風扇轉速控制電路的製作方法
2023-07-27 09:06:36
專利名稱：風扇轉速控制電路的製作方法
技術領域：
本發明提供一種風扇轉速控制電路，特別是一種在各個電壓操作點下均能獲得轉速調節效果的風扇轉速控制電路。
背景技術：
圖1A為顯示現有散熱風扇100控制的簡略功能方塊圖。如圖1A所示，散熱風扇100電連接至直流電動機102，且一驅動電路104電連接至直流電動機102。驅動電路104的操作電壓由一電壓源106所提供，且驅動電路104會饋入一轉動訊號以控制直流電動機102轉動，此轉動訊號通常為一電流訊號。散熱風扇100受直流電動機102的帶動而轉動，一般而言，散熱風扇100配置在直流電動機102上，故散熱風扇100的轉速即為直流電動機102的轉速。
現有的風扇轉速控制系統中，若不以外部控制的方式，也就是針對一固定的輸入電壓而言，唯一的方法就是改變直流電動機102的線圈繞阻，此方法對一操作者而言極為不便。換句話說，在一固定的電動機線圈繞阻中，具有如圖1B所示的轉速與電壓關係。如圖1B所示，直流電動機102的輸入電壓與其轉速之間的關係是以一特性曲線表示，舉例而言，當直流電動機102所接收的輸入電壓為5伏特(volt)時，直流電動機102運轉的轉速為4000轉/分(rpm)；而當直流電動機102所接收的輸入電壓為3伏特(volt)時，直流電動機102運轉的轉速為2500轉/分(rpm)；倘若，一使用者欲在輸入電壓4伏特時，要求電動機的轉速需為3000轉/分(rpm)，直流電動機102則無法達成。
由上述可知傳統風扇電動機無法在一固定輸入電壓值下進一步變化其轉速。因此，若能設計一種在任一輸入電壓下均能依需求變化在該電壓下的風扇轉速的控制電路，將可大幅增加應用上的彈性。
發明內容
因此，本發明的目的在提供一種風扇轉速控制電路，其能在任一輸入電壓下均能依需求變化該電壓下的風扇轉速。
根據本發明，一種風扇轉速控制電路，其特徵在於所述風扇轉速控制電路包含一驅動電路，輸出交變脈衝以激發一風扇電動機的線圈交互導通；一分壓電路，連接於一電壓源與一轉速調節器間，並且所述轉速調節器連接於所述分壓電路及所述驅動電路間；其中在所述電壓源的一第一輸入電壓下所述風扇轉速控制電路的電流行經一第一路徑，且在一大於所述第一輸入電壓的一第二輸入電壓下，使所述風扇轉速控制電路的電流行經一第二路徑，所述電流行經所述第二路徑時通過所述轉速調節器，使所述驅動電路的導通量產生變化，藉以調整風扇的轉速至一需求值。
另外本發明還提供一種風扇轉速控制電路，其特徵在於所述風扇轉速控制電路包含一驅動電路，輸出交變脈衝以激發一風扇電動機的線圈交互導通；一分壓電路，包含一第一電晶體及多個電阻器，連接於一電壓源與一轉速調節器間，並且所述轉速調節器包含一第二電晶體及一可變電阻器，其連接於所述分壓電路及所述驅動電路間；其中在所述電壓源的一第一輸入電壓下所述風扇轉速控制電路的電流行經一第一路徑，且在一大於所述第一輸入電壓的一第二輸入電壓下，所述第一電晶體與所述第二電晶體的個別導通狀態產生變化，使所述風扇轉速控制電路的電流行經一第二路徑，所述電流行經所述第二路徑時通過所述可變電阻器，使所述驅動電路的導通量依所述可變電阻器的阻值產生變化，藉以調整風扇的轉速至一需求值。
通過本發明利用分壓電路與轉速調節器的搭配，可利用阻值設計改變分壓電路中的電晶體的導通或開路狀態，使電流行經不同路徑以變化電壓對轉速的特性線，同時再利用轉速調節器使風扇驅動電路的導通量產生變化，而能獲得在各個不同的電壓操作點下將風扇轉速調整至需求值的多段變速效果。
還有，轉速調節器也可為一可變電阻器，同樣可獲得阻值可調以變化轉速的效果。
圖1A為顯示現有散熱風扇控制的簡略功能方塊圖。
圖1B為顯示一般風扇電動機的輸入電壓與轉速的關係圖。
圖2為一電路區塊圖，顯示本發明風扇轉速控制電路的一實施例。
圖3顯示依本發明的風扇轉速控制電路的具體電路組態。
圖4為一輸入電壓與電動機轉速的關係圖，以顯示本發明風扇轉速控制電路的多段變速效果。
圖5為一電路區塊圖，顯示本發明轉速調節器的配置變化例。
圖6為一電路區塊圖，顯示本發明風扇轉速控制電路的另一實施例。
具體實施例方式
圖2為一電路區塊圖，顯示本發明風扇轉速控制電路10的一實施例。如圖2所示，風扇轉速控制電路10包含一分壓電路12、驅動IC 14及一轉速調節器16。驅動IC14內部以邏輯電路為主體架構，其一輸入端連接霍爾元件20，以觸發驅動IC14的輸出端輸出交變脈衝，激發電動機的線圈18交互導通。
圖3顯示本發明風扇轉速控制電路10具體電路組態的一例。如圖3所示，分壓電路12包括電晶體Q1及電阻R1至R4，轉速調節器16由電晶體Q2及多個個電阻器所構成，例如圖示的多個並聯電阻器R5、R6及R7。驅動IC14內部具有H電橋及電晶體構成的邏輯電路，且霍爾元件20電連接驅動IC14的輸入端IN，驅動IC14可藉由霍爾元件20偵測風扇的磁極變化，而由輸出端輸出驅動訊號至線圈18。
如圖3所示，電阻R1連接於電壓源VCC與電晶體Q1的柵極間，電阻R2連接於電晶體Q1的柵極與地面間，電阻R3連接於電壓源VCC與電晶體Q1的漏極間，電阻R4連接於電晶體Q1的漏極與地面間。轉速調節器16的電晶體Q2其柵極連接至電晶體Q1的漏極且同時經由電阻R4接地，且電晶體Q2的源極接地。電阻R1、R2及電阻R3、R4分別構成分壓電路12的電晶體Q1及轉速調節器16的電晶體Q2的分壓電路，其阻值大小決定電晶體Q1及Q2的導通或開路狀態。轉速調節器16同時連接驅動IC14的接地端GND。
通過此一電路設計，本發明可以如下操作方式達到風扇多段變速效果。
首先當電壓源VCC輸入一電壓值例如3伏特時，因電阻R1至R4大小設計使電晶體Q1不導通而電晶體Q2導通，此時電流路徑為流經電壓源VCC、驅動IC14、導通的電晶體Q2後，不經過多個並聯電阻器R5、R6及R7而直接流入地面。接著，當提高電壓源VCC的額定電壓，例如當施加的額定電壓達到5伏特時，原先電阻R1至R4大小的設計使此時電晶體Q1導通而電晶體Q2不導通，因此電流通路轉為由電壓源VCC經驅動IC14後，經過多個並聯電阻R5、R6及R7再流入地面。
請參考圖4，上述藉由電晶體導通狀態變化而產生的不同電流通路，使風扇電動機能同時具有不同的電壓對轉速的特性線T1及T2，使風扇轉速能在不同的電壓對轉速的特性線T1及T2間變化，而獲得多段變速的效果。具體地說，當輸入電壓為3伏特時，此時的電流通路對應的電壓對轉速的特性線為T1線，使3伏特電壓具有例如2500轉/分(rpm)的風扇轉速值，當輸入電壓增加為5伏特時，此時因電晶體導通狀態變化而使電流行經另一通路，此時的電流通路對應的電壓對轉速的特性線為T2線，使5伏特電壓具有例如5500轉/分的風扇轉速值(A2點)而非T1線的4000轉/分(A1點)。接著，因此一電流通路流經轉速調節器16的多個並聯電阻器，轉速調節器16即可在此時發揮調節轉速的作用，使風扇轉速調整至一所需值。依本實施例的做法，多個並聯電阻器由例如圖3所示的並聯電阻R5、R6、R7所構成，藉由改變電阻器的數量或阻值大小，可使進入驅動IC的電流產生變化而改變該電壓下的轉速。舉例而言，如減少並聯電阻的數量時，轉速調節器整體等效電阻即增加使流經驅動IC的電流減少，而可如圖4所示使風扇轉速產生由A2點至一所需轉速A2′點的減小變化。並聯電阻的數量及大小並不限定，而完全視所需的風扇轉速加以調配。
因此，本發明利用分壓電路12與轉速調節器16的搭配設計，可利用電阻R1至R4的阻值設計改變分壓電路12的電晶體Q1及轉速調節器16的電晶體Q2兩者的導通或開路狀態，使電流行經不同路徑以變化電壓對轉速的特性線，同時再利用轉速調節器16的多個並聯電阻器使風扇驅動電路的導通量產生變化，而能獲得在各個不同的電壓操作點下將風扇轉速調整至需求值的多段變速效果。再者，轉速調節器的電阻器不限定為由多個個並聯電阻所構成，例如採用一可變電阻器同樣可獲得電阻可調以變化轉速的效果。
本發明的轉速調節器16，並不限定如圖3所示電連接於驅動IC14的接地端，也可如圖5所示將轉速調節器16電連接於驅動IC14其電壓源VCC端的接腳，同樣可達到轉速調節的多段變速效果。再者，驅動IC14所驅動的電動機線圈並不限定，例如為單繞線圈或雙繞線圈均可。電晶體Q1及Q2可為一金屬氧化物半導體電晶體(MOSFET)。
圖6顯示依本發明另一實施例的風扇轉速控制電路30。本發明同樣可運用在以脈寬調變(Pulse Width Modulation；PWM)電壓控制下的風扇，僅需將PWM信號產生單元22所輸出的PWM信號先經轉速調節器16再傳送至驅動IC14即可。當驅動IC14基於PWM信號，輸出驅動信號至線圈18時，轉速調節器16同樣可變化驅動IC14的導通量而獲得多段變速的效果。
以上所述僅為例示性，而非為限制本發明。任何未脫離本發明的精神與範疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含在所附的申權利要求書中。
權利要求
1.一種風扇轉速控制電路，其特徵在於所述風扇轉速控制電路包含一驅動電路，輸出一交變脈衝以激發一風扇電動機的線圈交互導通；一分壓電路，連接於一電壓源與一轉速調節器間，並且所述轉速調節器連接於所述分壓電路及所述驅動電路間；其中在所述電壓源的一第一輸入電壓下所述風扇轉速控制電路的電流行經一第一路徑，且在一大於所述第一輸入電壓的一第二輸入電壓下，使所述風扇轉速控制電路的電流行經一第二路徑，所述電流行經所述第二路徑時通過所述轉速調節器，使所述驅動電路的導通量產生變化，藉以調整風扇的轉速至一需求值。
2.如權利要求1所述的風扇轉速控制電路，其特徵在於所述分壓電路包含一第一電晶體；一第一電阻，連接於所述第一電晶體的柵極與一電壓源間；一第二電阻，連接於所述第一電晶體的柵極與地面間；一第三電阻，連接於所述第一電晶體的漏極與所述電壓源間；及一第四電阻，連接於所述第一電晶體的漏極與地面間。
3.如權利要求2所述的風扇轉速控制電路，其特徵在於所述轉速調節器包含一第二電晶體及多個並聯電阻器，或一第二電晶體及一可變電阻器，所述第二電晶體連接於所述第一電晶體的漏極與地面間，且所述第二電晶體的柵極連接所述第四電阻。
4.如權利要求3所述的風扇轉速控制電路，其特徵在於所述第一電晶體及所述第二電晶體為一金屬氧化物半導體電晶體。
5.如權利要求1所述的風扇轉速控制電路，其特徵在於所述驅動電路內建於一驅動IC，所述驅動IC設有一第一端子連接所述電壓源，及一第二端子接地。
6.如權利要求5所述的風扇轉速控制電路，其特徵在於所述轉速調節器電連接於所述驅動IC的所述第一端子或所述驅動IC的所述第二端子。
7.如權利要求5所述的風扇轉速控制電路，其特徵在於所述驅動IC更包含一輸入端連接一霍爾元件，以觸發所述驅動IC輸出所述交變脈衝以激發所述線圈交互導通。
8.如權利要求1所述的風扇轉速控制電路，其特徵在於所述風扇轉速控制電路進一步包含一脈寬調變信號產生單元，並且所述脈寬調變信號產生單元電連接至所述轉速調節器。
9.如權利要求1所述的風扇轉速控制電路，其特徵在於所述驅動電路內部具有H電橋及電晶體構成的一邏輯電路驅動電路。
10.如權利要求1所述的風扇轉速控制電路，其特徵在於所述電動機線圈為一單繞線圈或一雙繞線圈。
全文摘要
一種風扇轉速控制電路，包含一驅動電路、一分壓電路及一轉速調節器。驅動電路輸出交變脈衝以激發一風扇電動機的線圈交互導通。分壓電路包含一電晶體及多個電阻器，連接於電壓源與驅動電路間，且由一電晶體及多個並聯電阻器構成的轉速調節器連接於分壓電路及驅動電路間。在第一輸入電壓下風扇轉速控制電路具有一第一電流路徑，且在一大於第一輸入電壓的一第二輸入電壓下，因電晶體導通狀態的變化而具有一第二電流路徑，在第二路徑下電流通過並聯電阻而使驅動電路的導通量產生變化，以將風扇轉速調整至一所需值。
文檔編號H02P7/28GK1956315SQ20061016292
公開日2007年5月2日 申請日期2003年8月29日 優先權日2003年8月29日
發明者林侑良, 黃躍龍, 雷宗璵, 謝如雯, 黃文喜 申請人:臺達電子工業股份有限公司