風扇的正反轉控制電路的製作方法
2023-11-11 12:02:22 1
專利名稱：風扇的正反轉控制電路的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種風扇的轉動控制電路，尤其是一種可控制一風扇馬達正反轉的 控制電路。
背景技術：
為使電子產品在運作時所產生的熱量有效地驅散，現有技術通常藉助一散熱風扇 的驅熱操作，以達到該電子產品快速散熱的目的。在該散熱風扇的驅熱操作中，該散熱風扇 正向轉動以導引外部氣流進入該電子產品內部，以對熱源進行熱量驅散，然而由於該外部 氣流被大量導入該電子產品內，以致容易在該電子產品內部積塵；因此，在該電子產品啟動 運轉之初，通常會控制該散熱風扇反向轉動一段時間(例如5秒)，以便該散熱風扇可將該 電子產品內部積塵導引出外部，以進行該電子產品內部的除塵作業；爾後，再控制該散熱風 扇正向轉動，以進行散熱作業。為達到現有該散熱風扇先除塵後散熱的控制目的，如圖1所示，其揭示現有風扇 的正反轉控制電路，包含一驅動單元91及一微控制器92。該驅動單元91及該微控制器92 分別連接一電壓源VCC，以便該電壓源VCC可供應該驅動單元91及該微控制器92的所需電 源；該驅動單元91電連接該微控制器92，且該驅動單元91另電連接一風扇馬達8。當啟動該現有風扇時，該微控制器92送出一轉動信號，並輸入該驅動單元91內， 以便該驅動單元91可據以控制該風扇馬達8沿一預定旋轉方向轉動，以進行除塵作業。當該現有風扇除塵一段時間後，該微控制器92則送出一個與該轉動信號呈相反 邏輯的反向轉動信號，以便該驅動單元91可控制該風扇馬達8沿相反於該預定旋轉方向轉 動，以進行散熱作業。然而，一般而言，上述現有風扇的正反轉控制電路將具有以下缺點該現有風扇需 要利用該微控制器92產生該轉動信號及反向轉動信號，以控制其正反轉，由於該微控制器 92為一高單價的元件，因此該風扇使用該微控制器92控制該風扇馬達8轉動，勢必造成電 路成本增加。基於上述原因，有必要進一步改良上述現有風扇的正反轉控制電路。
發明內容
本發明目的是提供一種風扇的正反轉控制電路，僅由數個類比式電路元件構成， 避免使用一微控制器控制一風扇馬達正反轉，以降低電路設置成本。根據本發明風扇的正反轉控制電路，包含一驅動控制單元及一轉向切換控制單 元，該驅動控制單元是供電連接一風扇馬達；該轉向切換控制單元僅由數個類比式電路元 件構成，該轉向切換控制單元電連接該驅動控制單元，且該轉向切換控制單元產生一正反 轉切換信號組，控制該風扇馬達在啟動時先沿一預定旋轉方向轉動一段時間，後控制該風 扇馬達沿與該預定旋轉方向相反的方向轉動。本發明的有益效果在於本發明該轉向切換控制單元僅藉助數個類比元件的設 置，以輸出該正反轉切換信號組，進而控制該風扇馬達在啟動時先沿一預定旋轉方向轉動一段時間，後控制該風扇馬達沿與該預定旋轉方向相反的方向轉動，相較於現有風扇的正 反轉控制電路需利用該微控制器控制該風扇馬達的運轉，本發明將具有降低電路設置成本 的功效。
圖3a:本發明第-圖北本發明第-圖4:本發明第二 圖5:本發明第三
圖1 現有風扇的正反轉控制電路示意圖。 圖2 本發明第一實施例的風扇的正反轉控制電路示意圖。
一實施例的轉向切換控制單元產生的充電電壓波形示意圖。 -實施例的驅動控制單元對應轉換圖3a的充電電壓波形示意圖, 實施例的風扇的正反轉控制電路示意圖。 實施例的風扇的正反轉控制電路示意圖。 圖6 本發明第四實施例的風扇的正反轉控制電路示意圖。 圖7 本發明第五實施例的風扇的正反轉控制電路示意圖。 圖8 本發明第六實施例的風扇的正反轉控制電路示意圖。 圖9 本發明第七實施例的風扇的正反轉控制電路示意圖。 圖10 本發明第八實施例的風扇的正反轉控制電路示意圖。主要元件符號說明
1驅動控制單元 22電容 22，電容 32電容 31，電阻
2轉向切換控制單元 2』轉向切換控制單元 3轉向切換控制單元 33放電迴路二極體 32，電容
4轉向切換控制單元41電阻 43放電迴路二極體44電晶體開關
41，電阻
44』電晶體開關 52電容
陽第二分壓電阻 562負輸入端 52』電容
55』第二分壓電阻 562』負輸入端6風扇馬達 91驅動單元 92微控制器
42，電容
5轉向切換控制單元 53放電迴路二極體 56比較器
5』轉向切換控制單元 53』放電迴路二極體 56，比較器
8風扇馬達
21電阻 21，電阻 31電阻
3』轉向切換控制單元 33』放電迴路二極體 42電容
4』轉向切換控制單元 43』放電迴路二極體 51電阻
M第一分壓電阻 561正輸入端 51，電阻
54』第一分壓電阻 561，正輸入端
具體實施例方式為讓本發明的上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明的較 佳實施例，並配合圖附，作詳細說明如下請參照圖2所示，其揭示本發明第一實施例的風扇的正反轉控制電路，其包含一 驅動控制單元1及一轉向切換控制單元2，該驅動控制單元1及該轉向切換控制單元2共同連接至一供應電源VCC。該驅動控制單元1是供連接一風扇馬達6 ；該轉向切換控制單元 2僅由數個類比式電路元件構成，例如一充放電電路，且該轉向切換控制單元2電連接該驅 動控制單元1 ；另外，本發明另具有一儲能電容C，用以儲存電能，以便該供應電源VCC中斷 時，可提供該風扇的電源。該轉向切換控制單元2可產生一正反轉切換信號組，以供該驅動 控制單元1接收，進而控制該風扇馬達6在啟動時先沿一預定旋轉方向轉動一段時間，後控 制該風扇馬達6沿與該預定旋轉方向相反的方向轉動。請再參照圖2所示，更進一步言之，該正反轉切換信號組包含一正向轉動控制信 號及一反向轉動控制信號，該驅動控制單元1可接收該正向轉動控制信號及該反向轉動控 制信號，並分別轉換產生一低電平邏輯信號及一高電平邏輯信號，且該正向轉動控制信號 維持輸出一預定時間後，切換輸出該反向轉動控制信號，以達成該風扇馬達6先沿該預定 旋轉方向轉動一段時間，後再沿相反於該預定旋轉方向轉動的控制的要求。請再參照圖2所示，本發明第一實施例的轉向切換控制單元2包含一電阻21及一 電容22。該電阻21及該電容22形成該充放電電路，該電阻21及該電容22的串聯連接處 為一信號輸出端，該信號輸出端耦接至該驅動控制單元1，即該電容22與該驅動控制單元1 的信號輸入端及接地端並聯連接。請參照圖2、3a及北所示，當本發明的風扇啟動時，該供應電源VCC對該電容22 充電，其充電電壓曲線如圖3a所示，其中本發明第一實施例該電容22的充電電壓即可作為 該正反轉切換信號組，以供該驅動控制單元1接收。更進一步言之，請同時參照圖北所示，該驅動控制單元1接收該充電電壓後，將以 一低門檻電壓VL(如IV)及一高門檻電壓VH(如4V)作為判斷依據，以便將該充電電壓轉 換為一低電平邏輯信號或一高電平邏輯信號。例如，當所接收的充電電壓信號未達該驅動 控制單元1的低門檻電壓VL時，該驅動控制單元1將此時的充電電壓轉換為低電平邏輯信 號；相對的，當所接收的充電電壓信號電平高於該高門檻電壓VH時，則該驅動控制單元1將 充電電壓轉換為高電平邏輯信號。換言之，在該電容22由OV充電至該低門檻電壓VL的過程中，該驅動控制單元1 將視該段充電時間Tl為該正向轉動控制信號，此時該驅動控制單元1控制該風扇馬達6預 先沿該預定旋轉方向轉動一段時間(該段轉動時間與該充電時間Tl 一致)；相對的，若該 電容22的充電電壓超過該驅動控制單元1的高門檻電壓VH時，則判斷為該反向轉動控制 信號，並由該驅動控制單元1控制該風扇馬達6沿相反於該預定旋轉方向轉動。其中，藉助 適當設計該電阻21的阻值及該電容22的容值，可調整該段充電時間Tl的長短。另外，本發明第一實施例的驅動控制單元1在接收該充電電壓高於該低門檻電壓 VL，但未達該高門檻電壓VH之間的中間電位時，由於該驅動控制單元1無法判斷為高電平 邏輯信號或低電平邏輯信號，因此，在此段中間電位的充電時間T2內，該風扇馬達6將停止 轉動，直至該充電電壓高於該高門檻電壓VH時，該風扇馬達6回復轉動狀態。請參照圖4所示，其揭示本發明第二實施例的風扇的正反轉控制電路，相較於第 一實施例，本發明第二實施例的一轉向切換控制單元3包含有一電阻31、一電容32及一放 電迴路二極體33。該電阻31及該電容32形成該充放電電路，且該電容32與該驅動控制單 元1的信號輸入端及接地端成並聯連接；該放電迴路二極體33與該電阻31成反向並聯連 接，即該放電迴路二極體33的一陽極是連接該充放電電路的一信號輸出端。
藉此，當該風扇停止運轉時，該電容32的充電電壓可藉助該電阻31及該放電迴路 二極體33構成的一放電路徑快速放電。換言之，若僅利用該電容32進行放電，需要較長的 放電時間，因此本發明第二實施例藉助設置該放電路徑以縮短放電時間，進而提高該風扇 於短時間內再次啟動運轉的順暢性。請參照圖5所示，其揭示本發明第三實施例的風扇的正反轉控制電路，相較於第 二實施例，本發明第三實施例的一轉向切換控制單元4包含有一電阻41、一電容42、一放電 迴路二極體43及一電晶體開關44。該電阻41、該電容42及該放電迴路二極體43的電路 形態及作用與第二實施例的該電阻31、該電容32及該放電迴路二極體33相同，於此不多贅 述。請再參照圖5所示，本發明第三實施例的該電晶體開關44的輸入端電連接該電阻 41及該電容42所連接形成的一信號輸出端，以便該電容42的充電電壓可控制該電晶體開 關44的導通或關閉；再者，該電晶體開關44的集極、射極與該驅動控制單元1的信號輸入 端及接地端並聯連接，即該電晶體開關44的一輸出端(集極端或射極端)電連接該驅動控 制單元1。其中該電晶體開關44可選自一 N型電晶體，如NPN電晶體或一 NMOS電晶體。更進一步言之，當該充電電壓未達到該電晶體開關44的一導通電壓時，該電晶體 開關44形成開路，該驅動控制單元1接收該供應電源VCC的電壓，並判斷為高電平邏輯信 號；反之，當該充電電壓超過該電晶體開關44的該導通電壓時，該電晶體開關44導通並接 地，該驅動控制單元1此時接收低電平邏輯信號。由上述可知，相較於第一實施例及第二實施例，由於本發明第三實施例的電晶體 開關44僅操作在導通或關閉狀態，因此該轉向切換控制單元4可迅速進行邏輯信號電平的 切換操作，以避免因中間電位造成該風扇停止運轉的問題，故可進一步提高該風扇運轉順 暢性。再者，本發明第三實施例的轉向切換控制單元4亦可在省略設置該放電迴路二極 管43的情況下運作，進而降低電路設置成本及簡化電路連接複雜度。請參照圖6所示，其揭示本發明第四實施例的風扇的正反轉控制電路，相較於第 三實施例，本發明第四實施例的一轉向切換控制單元5包含有一電阻51、一電容52、一放電 迴路二極體53、一第一分壓電阻M、一第二分壓電阻55及一比較器56。該電阻51、該電容 52及該放電迴路二極體53的電路形態及作用與第二實施例的該電阻31、該電容32及該放 電迴路二極體33相同，於此不多贅述。請再參照圖6所示，本發明第四實施例的該第一分壓電阻M及該第二分壓電阻55 相互串聯以形成一分壓電路，其具有一分壓輸出端，且該分壓電路是連接在該供應電源VCC 及接地端之間，以便在該分壓電路的分壓輸出端建立一比較電壓，該比較電壓即為該第二 分壓電阻55的跨壓。該比較器56具有一正輸入端561及一負輸入端562。該電阻51及該電容52所 連接形成的一信號輸出端電連接至該比較器56的正輸入端561 ；而該分壓電路的分壓輸出 端則電連接至該比較器56的負輸入端562，如此，該電容52的充電電壓及該第二分壓電阻 55的比較電壓可輸入該比較器56內部進行比較，以便該比較器56判斷輸出高電平邏輯信 號或輸出低電平邏輯信號，亦即，當該充電電壓未達該比較電壓(即小於該比較電壓)時， 該比較器56輸出低電平邏輯信號；反之，當該充電電壓超過該比較電壓(即大於該比較電壓)時，該比較器56輸出高電平邏輯信號。該比較器56另具有一個輸出端，該輸出端連接 該驅動控制單元1的信號輸入端。本發明第四實施例的比較電壓可藉助調整該第一分壓電阻M及該第二分壓電阻 55的個別電阻值，以設定該比較電壓的電壓值。例如該供應電源VCC為5V，若該第一分壓 電阻M的電阻值與該第二分壓電阻55的電阻值的比為1 4時，則該比較電壓則為4V。再者，由於該比較器56的輸出同樣僅有高電平邏輯及低電平邏輯的切換狀態，因 此，相較於第一實施例及第二實施例的轉向切換控制單元2，本發明第四實施例亦可避免因 中間電位造成該風扇停止運轉的問題。另外，由於本發明第四實施例可藉助該二分壓電阻M與55的設計提高該比較電 壓的電壓值，且該比較電壓可設計大於該驅動控制單元1的低門檻電壓VL，故相較於第一 實施例及第二實施例的轉向切換控制單元2，在維持相同的充電時間Tl的條件下，本發明 第四實施例的該電容52將可選用較小額定的電容。又，本發明第四實施例的轉向切換控制單元5亦可在省略設置該放電迴路二極體 53的情況下運作，進而降低電路設置成本及簡化電路連接複雜度。本發明上述第一實施例至第四實施例的風扇的正反轉控制電路是以該充電電壓 作為該正反轉切換信號組，以控制該風扇馬達6轉動。相反的，該正反轉控制電路同樣亦可 以一放電電壓作為該正反轉切換信號組，以進行反邏輯的控制。請參照圖7所示，其揭示本發明第五實施例的風扇的正反轉控制電路，相較於第 一實施例，本發明第五實施例的轉向切換控制單元2』是由一電阻21』及一電容22』形成該 充放電電路，且該電阻21』與該驅動控制單元1的信號輸入端及接地端成並聯連接。該轉 向切換控制單元2』藉助該電阻21』的放電電壓的操作，使該第二實施例的驅動控制單元1 對應該放電電壓由一高電平邏輯信號切換為一低電平邏輯信號。請參照圖8所示，其揭示本發明第六實施例的風扇的正反轉控制電路，相較於第 二實施例，本發明第六實施例的轉向切換控制單元3』包含一電阻31』、一電容32』及一放電 迴路二極體33』。該放電迴路二極體33』並聯連接該電阻31』，且該放電迴路二極體33』的 一陰極是連接該充放電電路的一信號輸出端。藉此，該驅動控制單元1可對應該放電電壓 由一高電平邏輯信號切換為一低電平邏輯信號。請參照圖9所示，其揭示本發明第七實施例的風扇的正反轉控制電路，相較於第 三實施例，本發明第七實施例的轉向切換控制單元4』包含一電阻41』、一電容42』、一放電 迴路二極體43』及一電晶體開關44』。該電晶體開關44』電連接該電阻41』及該電容42』 所連接形成的一信號輸出端，以便該電阻41』的放電電壓可控制該電晶體開關44』的導通 或關閉。其中該電晶體開關44』可選自一 P型電晶體，如PNP電晶體或一 PMOS電晶體。請參照圖10所示，其揭示本發明第八實施例的風扇的正反轉控制電路，相較於第 四實施例，本發明第八實施例的轉向切換控制單元5』包含一電阻51』、一電容52』、一放電 迴路二極體53，、一第一分壓電阻M，、一第二分壓電阻55，及一比較器56，。由該電阻51， 及該電容52』所形成的一信號輸出端是連接至該比較器56』的一負輸入端562』 ；而由該二 分壓電阻54』及55』形成的一分壓輸出端則是連接至該比較器56』的一正輸入端561』。借 此，該驅動控制單元1可對應一放電電壓進行該風扇馬達6的轉動控制。該比較器56』另 具有一個輸出端，該輸出端連接該驅動控制單元1的信號輸入端。
綜上所述，本發明該轉向切換控制單元2、2』、3、3』、4、4』、5及5』僅藉助數個類比
元件的設置，以輸出該正反轉切換信號組，進而控制該風扇馬達6在啟動時先沿一預定旋 轉方向轉動一段時間，後控制該風扇馬達6沿相反於該預定旋轉方向轉動，相較於現有風 扇的正反轉控制電路需利用該微控制器92控制該風扇馬達8的運轉，本發明將具有降低電 路設置成本的功效。
權利要求
1.一種風扇的正反轉控制電路，其特徵在於，其包含一個驅動控制單元，電連接一個風扇馬達；及一個轉向切換控制單元，由至少一個充放電電路構成，該轉向切換控制單元電連接該 驅動控制單元，且該充放電電路產生一個正反轉切換信號組，控制該風扇馬達在啟動時先 沿一個預定旋轉方向轉動一段時間，後控制該風扇馬達沿與該預定旋轉方向相反的方向轉 動。
2.根據權利要求1所述的風扇的正反轉控制電路，其特徵在於該轉向切換控制單元 包含一個電阻及一個電容，該電阻及該電容串聯形成該充放電電路，且該電阻及該電容的 串聯連接處為一個信號輸出端，該信號輸出端耦接至該驅動控制單元。
3.根據權利要求2所述的風扇的正反轉控制電路，其特徵在於該電容與該驅動控制 單元的一個信號輸入端及接地端並聯連接。
4.根據權利要求2所述的風扇的正反轉控制電路，其特徵在於該轉向切換控制單元 另包含一個放電迴路二極體，該放電迴路二極體反向並聯連接該電阻。
5.根據權利要求2或4所述的風扇的正反轉控制電路，其特徵在於該轉向切換控制 單元另包含一個電晶體開關，該電晶體開關電連接該信號輸出端。
6.根據權利要求5所述的風扇的正反轉控制電路，其特徵在於該電晶體開關的一個 輸出端連接該驅動控制單元的一個信號輸入端。
7.根據權利要求5所述的風扇的正反轉控制電路，其特徵在於該電晶體開關為一個N 型電晶體。
8.根據權利要求2或4所述的風扇的正反轉控制電路，其特徵在於該轉向切換控制 單元另包含一個比較器，該比較器具有一個正輸入端、一個負輸入端及一個輸出端，該電阻 及該電容所連接形成的信號輸出端電連接至該正輸入端，且該轉向切換控制單元另包含一 個第一分壓電阻及一個第二分壓電阻，該第一分壓電阻及該第二分壓電阻相互串聯以形成 一個分壓電路，其具有一個分壓輸出端，該分壓電路的分壓輸出端電連接至該負輸入端，該 比較器的輸出端連接該驅動控制單元的一個信號輸入端。
9.根據權利要求8所述的風扇的正反轉控制電路，其特徵在於該分壓電路是連接在 該供應電源及接地端之間。
10.根據權利要求2所述的風扇的正反轉控制電路，其特徵在於該電阻與該驅動控制 單元的一個信號輸入端及接地端並聯連接。
11.根據權利要求5所述的風扇的正反轉控制電路，其特徵在於該電晶體開關為一個 P型電晶體。
12.根據權利要求2或4所述的風扇的正反轉控制電路，其特徵在於該轉向切換控制 單元另包含一個比較器，該比較器具有一個負輸入端及一個正輸入端及一個輸出端，該電 阻及該電容所連接形成的信號輸出端電連接至該負輸入端，且該轉向切換控制單元另包含 一個第一分壓電阻及一個第二分壓電阻，該第一分壓電阻及該第二分壓電阻相互串聯以形 成一個分壓電路，該分壓電路具有一個分壓輸出端，該分壓電路的分壓輸出端電連接至該 正輸入端，該比較器的輸出端連接該驅動控制單元的一個信號輸入端。
13.根據權利要求12所述的風扇的正反轉控制電路，其特徵在於該分壓電路連接於 該供應電源及接地端之間。
全文摘要
一種風扇的正反轉控制電路，包含一驅動控制單元及一轉向切換控制單元，該驅動控制單元是供電連接一風扇馬達；該轉向切換控制單元僅由數個類比式電路元件構成，該轉向切換控制單元電連接該驅動控制單元，且該轉向切換控制單元產生一正反轉切換信號組，控制該風扇馬達在啟動時先沿一預定旋轉方向轉動一段時間，後控制該風扇馬達沿與該預定旋轉方向相反的方向轉動。
文檔編號H02P1/22GK102136816SQ20101010165
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月27日 優先權日2010年1月27日
發明者洪銀樹, 鄭宗根, 郭啟宏 申請人:建準電機工業股份有限公司