多段溫控風扇的控制方法及其電路的製作方法
2023-04-23 22:28:16 2
專利名稱：多段溫控風扇的控制方法及其電路的製作方法
技術領域：
本發明關於一種散熱裝置的控制方法及其電路，尤其是指電子裝置系統內的多段溫控風扇的控制方法及其電路。
背景技術：
一般設備在運作時會產生熱量，特別是高速運轉的電子裝置，例如臺式計算機、可攜式電子裝置等。為防止因溫度過高而產生的各種問題，如元件壽命變短或是動作錯誤等等，一般電子裝置都會設有某些散熱裝置來降低操作時的溫度。
因風扇具有體積小，散熱效果好等特點，所以計算機，特別是可攜式電子裝置通常採用風扇散熱。
目前大多數散熱用的風扇，通常採用定電壓控制，即風扇在開動和關閉的兩種狀態，而由系統控制機制來決定是否進行散熱。不過，風扇在運作時也存在很多缺點。首先風扇不象散熱片，它在散熱時必須消耗電能，而風扇為達到最大散熱效果，採用最大轉速，因此風扇在使用時會消耗相當的電力，這對於需要嚴格控制電力消耗的可攜式電子裝置顯然不利。另外，風扇運轉是電子裝置的主要噪聲源，轉速越高噪音越大。
為解決上述問題，溫控風扇系統因應產生，即根據電子裝置內的溫度狀態，動態調整風扇轉速，以適當的電力消耗來達到所需要的散熱效果。
但現有的溫控系統中，以計算機溫控系統為例，通常對電源風扇和CPU散熱器風扇進行溫控，有的系統還配備有系統風扇，也進行溫控。系統風扇和電源風扇都採用環境溫度作為參考量進行溫控，而CPU散熱器風扇通常採用CPU溫度作為參考進行溫控。其中，系統風扇和電源風扇由於通常將溫度傳感器內置，所以它們所感測的環境溫度不是同一個值。因此，它們會根據各自的傳感器進行自身獨立的溫控，那麼當機箱外部是某一溫度時，則會造成三個風扇轉速不確定的情況。即會造成一個風扇高轉，另外兩個則低轉，以三個風扇的情況為例，這樣的組合情況會有九種。當然這九種中都可以滿足散熱的要求，但是只有一種是噪音最低的情況。因此，如果按照該方式，讓各自的風扇都進行自身獨立溫控，同一時刻可能多個風扇都在進行溫控，會造成很多種控制狀態，所以必然造成系統的溫控狀態不確定，無法獲得散熱、耗電、噪音的優化狀態，相關專利可參閱專利號為98126000等中國專利。
發明內容
本發明所解決的問題是避免因對電子裝置內風扇各自獨立溫控，而使系統在某一使用溫度下，溫控狀態不確定，無法達到散熱、耗電、噪音的優化狀態。
本發明的解決方案1)選定噪音值最小狀態為初始狀態；2)選定其中一個風扇為全控風扇，其餘為半控風扇；
3)溫度感測元件感測全控風扇的相應溫控參考溫度T，並產生代表溫度T的PWM控制信號；4)控制晶片根據PWM控制信號產生控制多路控制信號，並輸出給與之一一對應的風扇；5)根據每個溫度段內只對應一個風扇溫控的預定次序，利用多路控制信號的邏輯組合，使其在一定溫控參考溫度T下，啟動或運行相應風扇的溫控，其餘風扇保持之前的轉速；6)關閉步驟5)所述的溫控，其相應風扇的轉速調整到相應狀態；根據溫度T變化，執行步驟6)同時，重複步驟3)-5)。
為實現上述控制方法，本發明多段溫控風扇的控制電路採用如下結構多個溫控風扇，其中一個為全控風扇，其餘為半控風扇；傳感器，感測全控風扇的相應溫控參考溫度T，輸出代表溫度T的PWM控制信號；控制晶片，與傳感器相連並接收PWM控制信號，且根據PWM控制信號產生多路控制信號，並輸出給與之一一對應的風扇，且全控風扇還可通過控制晶片接收PWM控制信號；在每個溫度段內，各個溫控風扇中最多只有一個受多路控制信號的控制實現溫控，其餘保持之前的轉速。
本發明以最小噪音值為初始狀態，利用所選定的一個全控風扇，實現對所有風扇進行統一控制，使同一時間只開啟一個風扇的一段溫控，其它風扇保持之前的轉速。這樣，本發明的任一時刻都是確定的控制狀態，同時使散熱、噪音、耗電達到優化狀態。
圖1是本發明第一實施例多段溫控風扇的控制電路圖。
圖2是本發明第一實施例多段溫控風扇的控制原理圖。
圖3是本發明多段溫控風扇的控制方法流程圖。
圖4是本發明第二實施例多段溫控風扇的控制原理圖。
具體實施例方式
本發明以最小噪音值為初始狀態，利用所選定的一個全控風扇，實現對所有風扇進行統一控制，依預定次序啟動風扇的溫控，使同一時間段只開啟一個風扇的溫控，其它風扇保持恆定轉速。這樣，本發明的任一時刻都是確定的控制狀態。
其中，全控風扇一般為最大噪音源，而其它風扇為半控風扇；預定次序一般是按照溫控風扇對噪音影響由小到大的順序與溫度段的溫度從低到高的順序一一對應進行排列，其原則為每個溫度段僅對應一個風扇的溫控。例如設溫度段(1)＜(2)＜(3)＜(4)，風扇的噪音大小風扇1＞風扇2＞風扇3＞風扇4，則溫控順序如下表
本發明多段溫控風扇的控制方法及其電路，可應用在需要散熱的電子裝置中，並且可對所採用的多個溫控風扇進行控制。在本實施例中，僅以計算機為例加以說明，且該計算機採用三個溫控風扇，分別為CPU散熱器風扇、系統風扇及電源風扇。因CPU散熱器風扇為計算機的主要噪音源，所以被選定為全控風扇，其它則為半控風扇。另外，CPU散熱器風扇的溫控參考溫度T為CPU內部溫度。
請參照圖1所示，本發明多段溫控風扇的控制電路包括傳感器1，可內置CPU 3內部，並感測CPU 3的溫度T，輸出代表溫度T的PWM控制信號；控制晶片2，與傳感器1相連並接收PWM控制信號，且根據PWM控制信號產生3個控制電壓組，該3個控制電壓組分別是第一電壓組V1、V2，第二電壓組V4、V5，以及第三電壓組V6、V7；3個溫控風扇，包括CPU散熱器風扇4、系統風扇5及電源風扇6，而CPU散熱器風扇4為全控風扇，其餘為半控風扇。該CPU散熱器風扇4、系統風扇5及電源風扇6都與控制晶片2相連，並分別對應接收3個控制電壓組V1、V2，V4、V5及V6、V7。
另外，CPU散熱器風扇4還可通過控制晶片2的管腳V3接收PWM控制信號。
請參照圖2所示，三條曲線C1、C2及C3分別是CPU散熱器風扇4、系統風扇5及電源風扇6的溫控曲線。本發明的控制原理在保證散熱效果的條件下，任何一個溫度段(1)T1-T2、(2)T2-T3、(3)T3-T4及(4)T4-T5、(5)大於T5內，整個系統只有一個風扇進行溫控，其他風扇為原定轉速。其相應溫控啟動次序可整理成表1表1第一實施例的溫控次序表
這裡，為了描述簡明，風扇轉速調整僅設有低轉及高轉兩種調整狀態；因CPU散熱器風扇4對噪音影響最大，系統風扇5次之，而電源風扇6最小，而溫度段的溫度(1)＜(2)＜(3)＜(4)＜(5)，所以當CPU 3的溫度按照溫度段(1)-(5)順序變化時，則風扇啟動溫控次序為首先是電源風扇6，系統風扇5次之，而CPU散熱器風扇4最後，誠然也可按照其它原則或方式排定溫控的啟動次序。
該溫控啟動次序可通過控制晶片2產生的3組控制信號的邏輯組合進行控制。
當然有多種邏輯組合，在此僅對一種邏輯組合結合本發明的控制方法流程加以說明。
請結合參照圖3，執行步驟S1，選定初始狀態，本實施例中的初始狀態CPU散熱器風扇4、系統風扇5及電源風扇6全部低轉為初始狀態，即計算機系統噪音值最小；執行步驟S2，選定CPU散熱器風扇4為全控風扇，因其為最大的噪音源，而系統風扇5及電源風扇6為半控風扇；執行步驟S3，傳感器1感測CPU 3內部溫度T，產生PWM控制信號傳給控制晶片2，該PWM控制信號用來表示溫度T；執行步驟S4，控制晶片2根據輸入的PWM控制信號產生3組控制信號。其中，第一組輸出給CPU散熱器風扇4兩個電壓V1、V2；第二組輸出給系統風扇5兩個電壓V4、V5；第三組輸出給電源風扇6兩個電壓V6、V7。
執行步驟S5、S6，並根據溫度T的變化，執行步驟6)同時可重複步驟S3-S5。
為描述方便，本實例中溫度T由低到高變化，依次經歷T1-T2、T2-T3、T3-T4及T4-T5等溫度段，其控制狀態變化如下當CPU 3的溫度T為T1＜T＜T2時，V1、V2、V4、V5、V6、V7分別設置為高電平，此時三個風扇均低轉速；當CPU 3的溫度T為T2＜T＜T3時，V1、V2、V4、V5分別輸出高電平，此時CPU散熱器風扇4、系統風扇5均低轉速，而此時輸出給電源風扇6的電平V6、V7為低，啟動電源風扇6的溫控電路，此時，電源風扇6為溫控風扇；當CPU溫度T為T3＜T＜T4時，V1、V2分別輸出高電平，此時CPU散熱器風扇4低轉速，而此時輸出給電源風扇6的電平V6為低、V7為高，電源風扇6的溫控電路切斷，但是轉速變為高轉速。輸出給系統風扇5的V4、V5為低，啟動系統風扇5的溫控電路，此時系統風扇5為溫控風扇；當CPU溫度T為T4＜T＜T5時，V1、V2分別輸出低電平，開啟溫控CPU散熱器風扇4的溫控電路，該CPU散熱器風扇4通過接收控制晶片2的V3輸出的PWM控制信號，對溫控進行控制。而此時輸出給系統風扇5的電平V4為低、V5為高，系統風扇5的溫控電路切斷，轉速變為高轉速，CPU散熱器風扇4為溫控風扇；當CPU溫度T為T＞T5時，V1、V4、V6分別輸出低電平，V2、V5、V7分別為高電平，此時三顆風扇均切斷溫控電路，保持高轉速。
在本實施例中控制晶片2隻控制半控風扇的啟動、關閉溫控電路，其溫控由自身獨立控制，即系統風扇5及電源風扇6有獨立的溫控電路，該部分技術為公知技術，在此不進行說明。
全控風扇即CPU散熱器風扇4的溫控電路的啟動、關閉及溫控都通過控制晶片2進行控制。
圖4是本發明另一實施例多段溫控風扇的控制原理圖，與第一實施例區別在於該實施例中的溫控風扇的轉速可有3種調整狀態高轉、中轉及低轉。該實施例的控制原理及控制方法流程與第一實施例相同，其邏輯控制與第一實施例相似，在此不再贅述。該實施例中的溫控次序請參考表2表2第二實施例的溫控次序表
綜上所述，本發明多段溫控風扇的控制方法及其電路，以最小噪音值為初始狀態，利用所選定的一個全控風扇，實現對所有風扇進行統一控制，使同一時間只開啟一個風扇的一段溫控，其它風扇保持原定轉速。這樣，本發明的任一時刻都是確定的溫控狀態。這樣可以使散熱、噪音、耗電的達到優化狀態。
權利要求
1.一種多段溫控風扇的控制方法，其特徵在於該控制方法包括以下步驟1)選定噪音值最小狀態為初始狀態；2)選定其中一個風扇為全控風扇，其餘為半控風扇；3)利用溫度感測元件感測全控風扇的相應溫控參考溫度T，並產生代表溫度T的PWM控制信號；4)控制晶片根據PWM控制信號產生多路控制信號，並輸出給與之對應的風扇；5)根據每個溫度段內只啟動一個風扇溫控的預定次序，利用控制信號的邏輯組合，使其在一定溫控參考溫度T下，啟動相應風扇的溫控，其餘風扇保持之前的轉速；6)關閉步驟5)所述的溫控，其相應風扇的轉速調整到相應狀態；及7)根據溫度T的變化，執行步驟6)的同時，重複步驟3)-5)。
2.如權利要求1所述的多段溫控風扇的控制方法，其特徵在於步驟2)中的全控風扇為最大噪音源。
3.如權利要求1所述的多段溫控風扇的控制方法，其特徵在於步驟5)的預定次序是指隨溫度段溫度的升高，溫控風扇按照對噪音影響由小到大的順序進行排列。
4.如權利要求1所述的多段溫控風扇的控制方法，其特徵在於步驟4)中每路控制信號由一個電壓組構成。
5.如權利要求4所述的多段溫控風扇的控制方法，其特徵在於每個電壓組包括兩個電壓。
6.如權利要求5所述的多段溫控風扇的控制方法，其特徵在於步驟1)中初始狀態時，每個電壓組的電壓都設置為高電平。
7.如權利要求6所述的多段溫控風扇的控制方法，其特徵在於步驟5)中，風扇的溫控啟動時，所對應電壓組中的電壓都設置為低電平，其他電壓保持不變。
8.如權利要求7所述的多段溫控風扇的控制方法，其特徵在於步驟6)中，風扇的溫控關閉時，所對應電壓組中的電壓設置為一個低電平和一個高電平。
9.如權利要求1所述的多段溫控風扇的控制方法，其特徵在於步驟5)中啟動全控風扇溫控時，全控風扇還可通過控制晶片接收PWM控制信號控制其溫控。
10.一種多段溫控風扇的控制電路，包括多個溫控風扇，其中一個為全控風扇，其餘為半控風扇；傳感器，感測全控風扇的相應溫控參考溫度T，輸出代表溫度T的PWM控制信號；控制晶片，與傳感器相連並接收PWM控制信號，根據PWM控制信號產生多路控制信號，輸出給與之對應的溫控風扇；在每個溫度段內，各個溫控風扇中最多只有一個受多路控制信號的控制實現溫控，其餘保持之前的轉速。
11.如權利要求10所述的多段溫控風扇的控制電路，其特徵在於全控風扇為最大噪音源，其溫控利用PWM控制信號進行控制。
12.如權利要求10所述的多段溫控風扇的控制電路，其特徵在於半控風扇的溫控由自身獨立控制。
13.如權利要求10所述的多段溫控風扇的控制電路，其特徵在於預定次序是指隨溫度段溫度的升高，溫控風扇按照對噪音影響由小到大的順序進行排列。
14.如權利要求10所述的多段溫控風扇的控制電路，其特徵在於控制晶片產生的每路控制信號由一個電壓組構成。
15.如權利要求14所述的多段溫控風扇的控制電路，其特徵在於每個電壓組包括兩個電壓。
16.如權利要求15所述的多段溫控風扇的控制電路，其特徵在於該控制電路的初始狀態時，每個電壓組的電壓都設置為高電平。
17.如權利要求16所述的多段溫控風扇的控制電路，其特徵在於風扇的溫控啟動時，其所對應電壓組中的電壓都設置為低電平，其他電壓保持不變。
18.如權利要求17所述的多段溫控風扇的控制電路，其特徵在於風扇的溫控關閉時，所對應電壓組中的電壓一個設置為低電平，另一個設置為高電平。
全文摘要
一種多段溫控風扇的控制方法及其電路，其中該控制方法為選定噪音值最小狀態為初始狀態；利用所選定一個風扇的參考溫度T控制所有風扇溫控的啟動和關閉，每個風扇按照所對應的溫度段進行溫控，使任意溫度段內僅有一個風扇進行溫控，從而使控制狀態確定。為實現該控制方法，其相應的控制電路，包括一傳感器，感測選定風扇的參考溫度，產生PWM控制信號；一控制晶片，與傳感器相連，根據PWM控制信號產生多路控制信號；多個溫控風扇，根據多路控制信號的邏輯組合，按預定次序啟動溫控。該控制方案可用於需要散熱的電子裝置，其任意時刻的控制狀態確定，並使散熱、噪音及耗電達到優化。
文檔編號G05D23/19GK1506785SQ02153800
公開日2004年6月23日 申請日期2002年12月6日 優先權日2002年12月6日
發明者劉曉松, 李波, 張義慧 申請人:聯想(北京)有限公司