TWI408286B - Fan speed control method - Google Patents

Description

風扇轉速控制方法

本發明是有關於一種控制方法，特別是指一種風扇轉速控制方法。

現有散熱風扇的散熱效果多取決風扇的轉速，風扇的轉速愈高散熱效果愈好，但是，相對的風扇的轉速愈高，所產生的噪音也愈大而且也較為耗電，因此，現有風扇多會在如圖1所示之風扇性能曲線(靜壓-風量曲線，P-Q曲線)上決定風扇的最佳出風量與靜壓值，以在散熱效果、噪音值與耗電量間取得平衡。

隨著科技的進步，各式各樣電子產品的體積也愈來愈小，但是元件發熱量卻愈來愈高，因此，散熱風扇除了降低元件運作時所產生的熱量外，還需因應空間狹小，以及運作時間之長短所造成之積熱現象進行轉速的調整。

現有常見的散熱風扇轉速控制方法，如中華民國公告第I295421號「風扇轉速自動控制方法」發明專利，利用感測溫度以調整風扇的轉速，以達成依據溫度調整風扇轉速穩定散熱效果的目的，雖然利用周遭溫度的變化以改變風扇轉速能適用於大多數的散熱需求。

但是，周遭溫度的變化有可能是因為散熱風扇的入風口或是出風口遭受遮蔽，或是流體阻力的改變，造成出風量降低、靜壓值升高，使得散熱風扇的散熱效果降低而產生積熱所引起，因此，利用周遭溫度的變化以改變風扇轉速的風扇轉速控制方法，並不適用於入風口或是出風口會不定時受到遮蔽，或流體阻力可能發生改變處之風扇。

因此，本發明之目的，即在提供一種能維持在最佳出風量與靜壓值的風扇轉速控制方法。

於是，本發明風扇轉速控制方法，依序包含一偵測步驟、一判斷步驟、一調整步驟，及一確認步驟。

該偵測步驟是利用一控制器偵測風扇運轉時所產生的一運轉流阻值；該判斷步驟是利用該控制器判斷該運轉流阻值是否小於一設定流阻值，若是該運轉流阻值小於該設定流阻值則進入下一步驟，若是該運轉流阻值不小於該設定流阻值則回復至該偵測步驟。

該調整步驟是由該控制器輸出一脈衝寬度調變信號增加風扇的轉速，並偵測對應該轉速所產生的一調整流阻值；該確認步驟是利用該控制器判斷該調整流阻值是否小於該設定流阻值，若該調整流阻值不小於該設定流阻值，則固定該風扇的轉速，若該調整流阻值小於該設定流阻值，則回復至該調整步驟直到風扇的轉速達最高值。

本發明之功效在於：利用偵測風扇運轉時所產生的該運轉流阻值與該設定流阻值做比較，以調整風扇的轉速，不但無須增加額外構件，而且由於風扇的出風量與風扇的被遮蔽率呈反比，而出風量又受該調整流阻值控制，使風扇在一定的遮蔽率下仍能維持在最佳出風量與靜壓值。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖2，本發明風扇轉速控制方法之較佳實施例，依序包含一偵測步驟11、一判斷步驟12、一調整步驟13，及一確認步驟14。

參閱圖2、3，該偵測步驟11是利用一控制器偵測風扇運轉時所產生的一運轉流阻值。於本較佳實施例中，該控制器是一可程式控制的微控制單元(Micro Controller Unit,MCU)，而該運轉流阻值是驅動風扇所需的電流值，並與該風扇運轉時的遮蔽率呈反比。當然在實際應用上，該控制器也可以是積體電路，而該運轉流阻值則也可以是驅動該風扇所需的電壓值，或是風扇運轉時流經線圈之電流所產生的磁通量。

該判斷步驟12是利用該控制器判斷該運轉流阻值是否小於一設定流阻值，若是該運轉流阻值小於該設定流阻值則進入下一步驟，若是該運轉流阻值不小於該設定流阻值則回復至該偵測步驟11。於本較佳實施例中，該設定流阻值是風扇性能曲線上最佳出風量與靜壓值所對應的電流值。

該調整步驟13是由該控制器輸出一脈衝寬度調變信號(Pulse Width Modulation,PWM)增加風扇的轉速，並偵測對應該轉速所產生的一調整流阻值。於本較佳實施中，該調整流阻值是對應風扇經脈衝寬度調變信號增加轉速後的電流值。

該確認步驟14是利用該控制器判斷該調整流阻值是否小於該設定流阻值，若該調整流阻值不小於該設定流阻值，則固定該風扇的轉速，若該調整流阻值小於該設定流阻值，則回復至該調整步驟13直到風扇的轉速達最高值。

參閱圖4，發明人以出風口的不同遮蔽率進行實驗，以驗證本發明風扇轉速控制方法的功效，當然可以是以入風口的不同遮蔽率進行實驗，依然可以達成相同的結果。

在此要先說明的是，風扇的出風量與出(入)風口的遮蔽率呈反比，而且出風量又取決於風扇的轉速，而風扇的轉速改變又是與調整流阻值成正比，因此，本實驗例是以風扇的轉速代表不同的調整流阻值進行說明。

其中，圖4右側的縱軸是出風量的比率、左側的縱軸是風扇的轉速，而橫軸則是代表出風口的不同遮蔽率。由圖3中所示可知，當出風口的遮蔽率為0~5%且風扇的轉速是4000rpm時，是100%的出風量，也就是代表在出風口的遮蔽率為0~5%時，4000rpm轉速即可維持該風扇於最佳的出風量與靜壓值。

而當出風口的遮蔽率為10%~65%時，利用將風扇的轉速由4100rpm逐漸提高至5500rpm，仍可使出風量維持在100%，也就是說，在出風口的遮蔽率為10%~65%時，利用脈衝寬度調變信號提高風扇的轉速，仍然能維持該風扇於最佳的出風量與靜壓值。

當出風口的遮蔽率增加至70%~100%時，風扇的轉速雖提升至5600rpm，而出風量卻逐漸遞減至80%，這代表此風扇的轉速最高為5600rpm，而且當出風口的遮蔽率增加至70%~100%，即會造成該風扇的出風量降低、靜壓值升高。

由上述說明可知，利用偵測風扇運轉時所產生的該運轉流阻值與該設定流阻值做比較，只要出(入)風口受到遮蔽或是流體阻力發生變化，就可以立刻藉由增加風扇的轉速提高出風量，使風扇於一定的遮蔽率下仍維持在最佳出風量與靜壓值，而且無須增加額外的設備，對於風扇轉速的控制不但更為即時，也能應用出(入)風口不定時受到遮蔽，或流體阻力可能發生改變之風扇的轉速控制上。

綜上所述，本發明風扇轉速控制方法，利用偵測風扇運轉時所產生的該運轉流阻值與該設定流阻值做比較，以調整風扇的轉速，不但無須增加額外構件，而且只要出(入)風口受到遮蔽，或是流體阻力發生變化，就可以立刻藉由增加風扇的轉速提高出風量，使風扇於一定的遮蔽率下仍維持在最佳出風量與靜壓值，而且無須增加額外的設備，對於風扇轉速的控制不但更為即時，也能應用出(入)風口不定時受到遮蔽，或流體阻力可能發生改變之風扇的轉速控制上，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

11．．．偵測步驟

12．．．判斷步驟

13．．．調整步驟

14．．．確認步驟

圖1是一特性曲線圖，說明現有散熱風扇的靜壓-風量特性曲線；

圖2是一流程圖，說明本發明風扇轉速控制方法之較佳實施例；

圖3是一流程圖，輔助說明圖2中每一步驟的過程；及

圖4是一比較圖，說明該較佳實施例的實驗結果。

11．．．偵測步驟

12．．．判斷步驟

13．．．調整步驟

14．．．確認步驟

Claims (2)

1. 一種風扇轉速控制方法，包含：一偵測步驟，利用一控制器偵測風扇運轉時所產生的一運轉流阻值，該運轉流阻值是風扇運轉時的電流值，並與該風扇運轉時的遮蔽率呈反比；一判斷步驟，利用該控制器判斷該運轉流阻值是否小於一設定流阻值，若是該運轉流阻值小於該設定流阻值則進入下一步驟，若是該運轉流阻值不小於該設定流阻值則回復至該偵測步驟，該設定流阻值是風扇性能曲線上設定操作點的電流值；一調整步驟，由該控制器輸出一脈衝寬度調變信號增加風扇的轉速，並偵測對應該轉速所產生的一調整流阻值，該調整流阻值是對應風扇經脈衝寬度調變信號增加轉速後的電流值；及一確認步驟，利用該控制器判斷該調整流阻值是否小於該設定流阻值，若該調整流阻值不小於該設定流阻值，則固定該風扇的轉速，若該調整流阻值小於該設定流阻值，則回復至該調整步驟直到風扇的轉速達最高值。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之風扇轉速控制方法，其中，該控制器是一積體電路或一可程式控制的微控制單元。