一種功率式風扇轉速控制電路及風扇裝置的製作方法

2023-05-30 10:19:21 1

本發明涉及控制電路領域，尤其是一種功率式風扇轉速控制電路及風扇裝置。

背景技術：
一般電子產品系統主機（如家用桌上型電腦）機箱內部，電子元器件運行消耗的功率有一部分以熱量的形式散發出來，造成機箱內部溫度的上升，隨著溫度的上升，會對電子產品造成諸多不良影響。解決此類溫度問題一般在機箱內部安裝隨溫度變高低而自動調節風扇轉速快慢的散熱風扇，此類散熱風扇內部均設置有風扇轉速控制電路。目前風扇轉速控制電路絕大多數採用溫度感應式，即為感應被散熱裝置溫度的變化，當被散熱裝置溫度超過一特定值時，增加風扇轉速，達到加強散熱的效果，而當被散熱裝置溫度較低時，降低風扇轉速，以起到降低噪音、功耗及延長風扇使用的效果。此類溫度感應式的風扇轉速控制電路，一般使用熱敏電阻作為溫度感應元件。而熱敏電阻本身為非線性元件，導致控制上難以達到線性的要求；而且熱敏電阻容易受到外圍及環境溫度的影響而導致無法確實地反映出特定部位的實際溫度狀態，容易造成檢測不穩定的問題；另外熱敏電阻檢測的準確性與待測物品之間的接觸點容易受接觸面積大小、相對距離及接觸的部位影響；此外熱敏電阻檢測溫度還會存在一定的反應時間，造成控制不及時。綜上所述，目前採用熱敏電阻的風扇轉速控制電路存在控制穩定性較低、誤差較大、精確度不高、控制不及時等問題。

技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種功率式風扇轉速控制電路及風扇裝置，旨在解決現有技術中的風扇轉速控制電路存在控制穩定性較低、誤差較大、精確度不高、控制不及時等問題。本發明採用的技術方案為：一種功率式風扇轉速控制電路，與被散熱裝置和風扇連接，其特徵在於，包括：輸入端接被散熱裝置，即時檢測被散熱裝置工作功率的功率檢測單元；輸入端接輸入電源、控制端接功率檢測單元輸出端、輸出端接風扇，根據功率檢測單元輸出的功率信號控制風扇轉速的控制單元。所述功率檢測單元包括：輸入端接所述被散熱裝置，即時感應所述被散熱裝置的工作電流的功率檢測電路；輸入端接所述功率檢測電路的輸出端，將所述功率檢測電路輸出的電流整流的整流電路；輸入端接所述整流電路的輸出端，濾除所述整流電路輸出的電流雜波的濾波電路；輸入端接所述濾波電路的輸出端，輸出端接所述控制單元的控制端，將所述濾波電路輸出的電流轉換成適於控制單元工作的控制信號輸出至控制單元的輸出電路。所述控制單元包括三極體Q1、三極體Q2、電阻R4、電阻R5、二極體D5、電容C2；所述二極體D5的正極作為控制單元的控制端接功率檢測單元的輸出端、負極接所述三極體Q1的基極；所述三極體Q1的發射極接所述電阻R4的第一端，所述電阻R4的第二端接地，所述三極體Q1的集電極接所述電阻R5的第一端，所述電阻R5的第二端作為所述控制單元的輸入端接所述輸入電源；所述三極體Q2的基極接所述三極體Q1的集電極、發射極作為所述控制單元的輸入端接所述輸入電源、集電極作為所述控制單元的輸出端接所述風扇的正極；所述風扇負極接地；所述電容C2的第一端接所述三極體Q1的基極、第二端接所述輸入電源。所述風扇的正極還通過二極體D6接有輔助電源，所述二極體D6的正極接輔助電源、負極接風扇的正極。所述功率檢測電路為電流互感器T1，所述電流互感器的原邊線圈作為所述功率檢測電路的輸入端接所述被散熱裝置、副邊線圈的第一端和第二端均作為所述功率檢測電路輸出端接所述整流電路輸入端。所述整流電路為由二極體D1、二極體D2、二極體D3、二極體D4組成的橋式整流電路；所述二極體D1的正極和所述二極體D4的負極均作為所述整流電路的輸入端接所述功率檢測電路的輸出端，所述二極體D1的負極作為所述整流電路的輸出端接所述濾波電路的輸入端，所述二極體D4的正極接地。所述濾波電路為一電容C1，所述電容C1第一端作為所述濾波電路的輸入端接所述整流電路的輸出端、所述電容C1第一端同時作為所述濾波電路的輸出端接所述輸出電路的輸入端，所述電容C1第二端接地。所述輸出電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3；所述電阻R1的第一端作為所述輸出電路的輸入端接所述濾波電路的輸出端、第二端接地；所述電阻R2的第一端接所述電阻R1的第一端、第二端接所述電阻R3的第一端，所述電阻R3的第二端接地；所述電阻R3的第一端作為所述輸出電路的輸出端接所述控制單元的輸入端。一種風扇裝置，包括以上所述的功率式風扇控制電路。本發明提供的功率式風扇轉速控制電路，通過功率檢測單元檢測被散熱裝置工作功率，並將檢測到的功率信號輸出至控制單元，控制單元根據該功率信號控制風扇的轉速。本發明提供的功率式風扇轉速控制電路及風扇裝置，由於直接檢測被散熱裝置的功率，因此相對於現有技術中的溫度感應式風扇轉速控制電路，具有控制穩定性高、誤差小、精確度高、控制及時等優點。附圖說明圖1為本發明實施例提供的功率式風扇轉速控制電路的電路原理框圖；圖2為本發明實施例提供的功率式風扇轉速控制電路的電路原理圖。具體實施方式為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚、明白，下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用於解釋本發明，並不用於限制本發明。本發明提供的功率式風扇轉速控制電路，通過功率檢測單元檢測被散熱裝置工作功率，並將檢測到的功率信號輸出至控制單元，控制單元根據該功率信號控制風扇的轉速。本發明提供的功率式風扇轉速控制電路及風扇裝置，由於直接檢測被散熱裝置的功率，因此相對於現有技術中的溫度感應式風扇轉速控制電路，具有控制穩定性高、誤差小、精確度高、控制及時等優點。參照圖1，本發明實施例提供的功率式風扇轉速控制電路原理框圖。一種功率式風扇轉速控制電路，與被散熱裝置400和風扇300連接，包括：輸入端接被散熱裝置400，即時檢測被散熱裝置400工作功率的功率檢測單元100；輸入端接輸入電源500、控制端接功率檢測單元100輸出端、輸出端接風扇300，根據功率檢測單元100輸出的功率信號控制風扇300轉速的控制單元200。功率檢測單元100包括功率檢測電路101、整流電路102、濾波電路103、輸出電路104。功率檢測電路101的輸入端接被散熱裝置400，即時感應被散熱裝置400的工作電流；整流電路102的輸入端接功率檢測電路101的輸出端，將功率檢測電路101輸出的電流整流；濾波電路103的輸入端接整流電路102的輸出端，濾除整流電路102輸出的電流雜波；輸出電路104的輸入端接濾波電路103的輸出端，輸出端接控制單元200的控制端，將濾波電路103輸出的電流轉換成適於控制單元200工作的控制信號輸出至控制單元。本實施例提供的功率式風扇轉速控制電路，通過功率檢測單元100檢測被散熱裝置400工作功率，並將檢測到的功率信號輸出至控制單元200，控制單元200根據該功率信號控制風扇的轉速，相對於現有技術中的溫度感應式風扇轉速控制電路，具有控制穩定性高、誤差小、精確度高、控制及時等優點。參照圖2，本發明實施例提供的功率式風扇轉速控制電路的電路原理圖。一種功率式風扇轉速控制電路，與被散熱裝置400和風扇300連接，包括：輸入端接被散熱裝置400，即時檢測被散熱裝置400工作功率的功率檢測單元100；輸入端接輸入電源500、控制端接功率檢測單元100輸出端、輸出端接風扇300，根據功率檢測單元100輸出的功率信號控制風扇300轉速的控制單元200。功率檢測單元100包括功率檢測電路101、整流電路102、濾波電路103、輸出電路104。功率檢測電路101的輸入端接被散熱裝置400，即時感應被散熱裝置400的工作電流；整流電路102的輸入端接功率檢測電路101的輸出端，將功率檢測電路101輸出的電流整流；濾波電路103的輸入端接整流電路102的輸出端，濾除整流電路102輸出的電流雜波；輸出電路104的輸入端接濾波電路103的輸出端，輸出端接控制單元200的控制端，將濾波電路103輸出的電流轉換成適於控制單元200工作的控制信號輸出至控制單元。作為本發明一實施例，功率檢測電路101為電流互感器T1，電流互感器101的原邊線圈作為功率檢測電路101的輸入端接所述被散熱裝置400、副邊線圈的第一端和第二端均作為功率檢測電路101輸出端接所述整流電路102輸入端。作為本發明一實施例，整流電路102為由二極體D1、二極體D2、二極體D3、二極體D4組成的橋式整流電路；二極體D1的正極和二極體D4的負極均作為整流電路102的輸入端接功率檢測電路101的輸出端，二極體D1的負極作為整流電路102的輸出端接濾波電路103的輸入端，二極體D4的正極接地。作為本發明一實施例，濾波電路103為一電容C1，電容C1第一端作為濾波電路103的輸入端接所述整流電路102的輸出端、電容C1第一端同時作為濾波電路103的輸出端接所述輸出電路104的輸入端，電容C1第二端接地。作為本發明一實施例，輸出電路104包括電阻R1、電阻R2、電阻R3。電阻R1的第一端作為輸出電路104的輸入端接濾波電路103的輸出端、第二端接地；電阻R2的第一端接電阻R1的第一端、第二端接電阻R3的第一端，電阻R3的第二端接地；電阻R3的第一端作為輸出電路104的輸出端接控制單元200的輸入端。該輸出電路通過設置不同的電阻R1、電阻R2、電阻R3的阻值，可以調節輸出信號的電位。控制單元200包括三極體Q1、三極體Q2、電阻R4、電阻R5、二極體D5、電容C2。二極體D5的正極作為控制單元200的控制端接功率檢測單元100的輸出端、負極接三極體Q1的基極；三極體Q1的發射極接電阻R4的第一端，電阻R4的第二端接地，三極體Q1的集電極接電阻R5的第一端，電阻R5的第二端作為控制單元200的輸入端接輸入電源500；三極體Q2的基極接三極體Q1的集電極、發射極作為控制單元200的輸入端接輸入電源500、集電極作為控制單元200的輸出端接風扇300的正極；風扇300負極接地；電容C2的第一端接三極體Q1的基極、第二端接輸入電源500。風扇300的正極還通過二極體D6接有輔助電源Vin』，該輔助電源Vin』的電壓為5V，二極體D6的正極接輔助電源Vin』、負極接風扇300的正極。本實施例提供的功率式風扇轉速控制電路的工作原理為：在系統開機時，輸入電源500突然變化，這時C2相當於短路，由於二極體D5的單向導通的性質，因此輸入電源500基本上完全傳輸至三極體Q1基極，此時三極體Q1基極電位基本等同於輸入電源500電位，因此三極體Q1處於飽和狀態，三極體Q1集電極的電位被拉低。由於三極體Q2基極與三極體Q1集電極相連，所以三極體Q2基極亦處於低電位而處於飽和狀態。此時，輸入電源500經過三極體Q2給風扇300供電，由於三極體Q2處於飽和狀態時，其發射機與集電極之間的壓降Vce非常小，另外由於二極體D6的單向導電性，因此輸入電源500的電壓基本加載至風扇300上，再加上5V的輔助電源Vin』，所以此時風扇300處於高轉速狀態。隨著時間的變化，電容C2慢慢恢復特性，三極體Q1基極的電位慢慢下降，最後三極體Q1基極與輸入電源500之間被電容C2隔開。此時系統進入正常工作狀態，功率檢測單元100的功率檢測電路101將檢測到被散熱裝置400的電流，該檢測到的電流經過整流電路102整流、濾波電路103濾波後由輸出電路104輸出電壓信號至控制單元200的輸入端，即輸出至三極體Q1基極。此時風扇轉速將受被散熱裝置400即時工作功率控制。當功率檢測單元100檢測到被散熱裝置400空載或功率較低時，此時功率檢測單元100輸出的功率信號即電壓信號將不足以使三極體Q1進入導通狀態，此時三極體Q2由於基極處於高電位而處於截止狀態，因此此時風扇300由輔助電源Vin』供電，處於低轉速狀態，此時整個電路處於低噪音、節能的狀態。當功率檢測單元100檢測到被散熱裝置400功率較高時，此時功率檢測單元100輸出的功率信號即電壓信號將大於三極體Q1的導通電壓，使三極體Q1導通並進入放大狀態，進而拉低三極體Q1集電極的電位即三極體Q2基極的電位，使三極體Q2進入放大狀態，此時輸入電源500通過三極體Q2加載至風扇300上。此時風扇300由輔助電源Vin』和輸入電源500供電，其中加載至風扇300的輸入電源500受被散熱裝置400即時功率的控制，當被散熱裝置400即時功率大時，加載至風扇300上的輸入電源500大，反之則小，此時功率式風扇轉速控制電路根據被散熱裝置400工作功率的大小即時調節風扇的轉速，起到很好的散熱效果。另外，由於採用功率檢測電路101準確的檢測被散熱裝置400的即時工作功率，並通過整流電路102、濾波電路103、輸出電路104無延遲的傳輸至控制單元，因此該功率式風扇轉速控制電路相對於現有技術中的溫度感應式風扇轉速控制電路，具有控制穩定性高、誤差小、精確度高、控制及時等優點。此外，在系統重啟的過程中，如系統開機時的工作原理所述，風扇300能夠高轉速的工作一定時間，從而確保系統高溫重啟時能有效將熱量排出。本發明還提供一種包括如上所述功率式風扇轉速控制電路的風扇裝置。以上所述僅為本發明較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。