TWI451687B

TWI451687B - 風扇控制系統

Info

Publication number: TWI451687B
Application number: TW098142799A
Authority: TW
Inventors: Yong-Zhao Huang
Original assignee: Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2014-09-01
Also published as: TW201121227A

Description

風扇控制系統

本發明涉及一種風扇控制系統。

習知電子設備內的風扇通常以一固定的轉速轉動，電子設備內的溫度上升時，風扇並不能相應地提高轉速，從而使得電子設備內的溫度不能有效地被降低。相反，當電子設備內的溫度下降時，風扇並不能相應地降低轉速，從而造成電能的浪費。

鑒於上述內容，有必要提供一種能隨著溫度變化而改變風扇轉速的風扇控制系統。

一種風扇控制系統，用於控制一電子設備內的風扇的轉速，該風扇控制系統包括：一用於感應該電子設備內的溫度並將該溫度轉化為一第一訊號的溫度感應電路，該溫度感應電路包括一熱敏二極體及一第一運算放大器，該熱敏二極體的陽極與一第一電源相連，陰極透過一第一電阻接地，還透過一第二電阻與第一運算放大器的反相輸入端相連，該第一運算放大器的反相輸入端還透過一第三電阻接地，同相輸入端依序透過一第四及一第五電阻與該第一電源相連，該第四及第五電阻之間的節點透過一第六電阻接地，該第一運算放大器的輸出端透過一第七電阻與其同相輸入端相連；及一轉速控制電路，包括一第一端、一第二端及一第三端，該轉速控制電路的第一端連接一第二電源，第二端與該第一運算放大器的輸出端相連，第三端與該風扇相連，該轉速控制電路用於接收該第一訊號且根據該第一訊號控制該風扇的轉速。

一種風扇控制系統，用於控制一電子設備內的風扇的轉速，該風扇控制系統包括：一用於感應該電子設備內的溫度並將該溫度轉化為一第一訊號的溫度感應電路，該溫度感應電路包括一電晶體及一第一運算放大器，該電晶體的基極與集極均與一第一電源相連，射極透過一第一電阻接地，還透過一第二電阻與第一運算放大器的反相輸入端相連，該第一運算放大器的反相輸入端還透過一第三電阻接地，同相輸入端依序透過一第四及一第五電阻與該第一電源相連，該第四及第五電阻之間的節點透過一第六電阻接地，該第一運算放大器的輸出端透過一第七電阻與其同相輸入端相連；及一轉速控制電路，包括一第一端、一第二端及一第三端，該轉速控制電路的第一端連接一第二電源，第二端與該第一運算放大器的輸出端相連，第三端與該風扇相連，該轉速控制電路用於接收該第一訊號且根據該第一訊號控制該風扇的轉速。

前述風扇控制系統透過熱敏二極體或者電晶體感應電子設備內部的溫度，並對應輸出該第一訊號至轉速控制電路，該轉速控制電路根據第一訊號輸出對應控制該風扇的轉速，當電子設備內部溫度升高時則提高風扇轉速以加快散熱，當電子設備內部溫度降低時則降低風扇轉速以節省電能。

10‧‧‧風扇

100‧‧‧溫度感應電路

110‧‧‧轉速控制電路

Vref‧‧‧參考電源

+12VAUX‧‧‧備用電源

D‧‧‧熱敏二極體

U1-U2‧‧‧運算放大器

R1-R9‧‧‧電阻

Q1‧‧‧場效應電晶體

Q2‧‧‧電晶體

圖1為本發明風扇控制系統的第一較佳實施方式的電路圖。

圖2為本發明風扇控制系統的第二較佳實施方式的電路圖。

請參閱圖1，本發明風扇控制系統用於控制一電子設備內的風扇10的轉速。該風扇控制系統的第一較佳實施方式包括一溫度感應電路100及一轉速控制電路110。

該溫度感應電路100用於感應電子設備內部的溫度，並根據溫度對應輸出一電壓訊號。該轉速控制電路110用於接收該溫度感應電路100的電壓訊號並對應輸出一控制訊號，以對應控制該風扇10的轉速。

該溫度感應電路100包括一熱敏二極體D、一運算放大器U1及複數電阻R1-R7。該熱敏二極體D的陽極與一參考電源Vref相連，陰極透過一電阻R1接地，還透過一電阻R2與運算放大器U1的反相輸入端相連。該運算放大器U1的反相輸入端還透過一電阻R3接地，同相輸入端依序透過電阻R4及R5與該參考電源Vref相連，該電阻R4及R5之間的節點透過一電阻R6接地。該運算放大器U1的輸出端透過一電阻R7與其同相輸入端相連，電源端與一備用電源+12VAUX相連，接地端接地。

該轉速控制電路110包括一運算放大器U2、一場效應電晶體Q1及複數電阻R8-R9。該運算放大器U2的同相輸入端與該運算放大器U1的輸出端相連。該運算放大器U2的反相輸入端透過一電阻R8接地，還透過一電阻R9與該場效應電晶體Q1的源極相連。該運算放大器U2的輸出端與場效應電晶體Q1的閘極相連，電源端與該備用電源+12VAUX相連，接地端接地。該場效應電晶體Q1的汲極與該備用電源+12VAUX相連，源極還用於輸出控制訊號至該風扇10。

下面對該風扇控制系統的工作原理進行說明：設該電阻R5及R6之間的節點為A點，電阻R1及R2之間的節點為B點，電阻R4與R7之間的節點為C點，電阻R2與R3之間的節點為E點，該運算放大器U1的輸出端為F點。

根據熱敏二極體的工作特性得知，當電子設備內部溫度升高時，其正向導通電壓Vd減小；當電子設備內部溫度降低時，其正向導通電壓Vd增大。另，根據運算放大器U1的連接方式可得知此時運算放大器U1與電阻R7組成深度負反饋電路，即此時運算放大器U1的同相輸入端與反相輸入端的電壓相等、流經電阻R4與R7的電流相等，即Vc=Ve、(Va-Vc)/R4=(Vc-Vf)/R7。

根據電路的結構可知，B點電壓Vb=Vref-Vd，E點電壓Ve=R3×(Vref-Vd)/(R2+R3)，C點電壓Vc=Ve=R3×(Vref-Vd)/(R2+R3)，A點電壓Va=Vref×R6/(R5+R6)。又，由於流經電阻R4的電流等於(Va-Vc)/R4，流經電阻R7的電流等於(Vc-Vf)/R7。將前述等式帶入即可得到：Vf=(1+R7/R4)×R3×(Vref-Vd)/(R2+R3)-R7×Vref×R6/R4×(R5+R6)。

從上式可得知，當電子設備內部溫度升高時，熱敏二極體D的正向導通電壓Vd降低，從而導致F點電壓Vf升高。

該運算放大器U2將該運算放大器U1的輸出端的電壓，即F點的電壓Vf與反相輸入端的電壓進行比較，由於該運算放大器U2的同相輸入端的電壓Vf升高，而其反相輸入端的電壓相對不變，根據運算放大器的工作特性，此時該運算放大器U2的輸出端的電壓將變大，使得該場效應電晶體Q1的閘極電壓變大，從而增加了該場效應電晶體Q1的源極電流，以驅動該風扇10提高轉速加快散熱。

同理，當電子設備內部溫度降低時，熱敏二極體D的正向導通電壓Vd增高，從而導致F點電壓Vf降低。

該運算放大器U2將該運算放大器U1的輸出端的電壓，即F點的電壓Vf與反相輸入端的電壓進行比較，由於該運算放大器U2的同相輸入端的電壓Vf降低，而其反相輸入端的電壓相對不變，根據運算放大器的工作特性，此時該運算放大器U2的輸出端的電壓將減小，使得該場效應電晶體Q1的閘極電壓降低，從而降低了該場效應電晶體Q1的源極電流，以驅動該風扇10降低轉速以節省電能。

請一併參閱圖2，本發明風扇控制系統的第二實施方式與第一方式的區別僅僅在於利用一電晶體Q2代替該熱敏二極體D，其中該電晶體Q2的射極與電阻R1及R2之間的節點B點相連，集極及基極均與該參考電源Vref相連。

根據電晶體的工作特性得知，當電子設備內部溫度升高時，其基極與射極之間的電壓Vbe減小；當電子設備內部溫度降低時，其基極與射極之間的電壓Vbe增大。如此即可使得當電子設備內部溫度升高時，該轉速控制電路110控制該風扇10提升轉速以加快散熱；當電子設備內部溫度降低時，該轉速控制電路110控制該風扇10降低轉速以節省電能。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。