專利名稱：多段溫控風(fēng)扇的控制方法及其電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于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(tǒng)內(nèi)的多段溫控風(fēng)扇的控制方法及其電路。
背景技術(shù)：
一般設(shè)備在運(yùn)作時會產(chǎn)生熱量，特別是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電子裝置，例如臺式計(jì)算機(jī)、便攜式電子裝置等。為防止因溫度過高而產(chǎn)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(shè)有某些散熱裝置來降低操作時的溫度。
因風(fēng)扇具有體積小，散熱效果好等特點(diǎn)，所以計(jì)算機(jī)，特別是便攜式電子裝置通常采用風(fēng)扇散熱。
目前大多數(shù)散熱用的風(fēng)扇，通常采用定電壓控制，即風(fēng)扇在開動和關(guān)閉的兩種狀態(tài)，而由系統(tǒng)控制機(jī)制來決定是否進(jìn)行散熱。不過，風(fēng)扇在運(yùn)作時也存在很多缺點(diǎn)。首先風(fēng)扇不象散熱片，它在散熱時必須消耗電能，而風(fēng)扇為達(dá)到最大散熱效果，采用最大轉(zhuǎn)速，因此風(fēng)扇在使用時會消耗相當(dāng)?shù)碾娏?，這對于需要嚴(yán)格控制電力消耗的便攜式電子裝置顯然不利。另外，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)是電子裝置的主要噪聲源，轉(zhuǎn)速越高噪音越大。
為解決上述問題，溫控風(fēng)扇系統(tǒng)因應(yīng)產(chǎn)生，即根據(jù)電子裝置內(nèi)的溫度狀態(tài)，動態(tài)調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，以適當(dāng)?shù)碾娏ο膩磉_(dá)到所需要的散熱效果。
但現(xiàn)有的溫控系統(tǒng)中，以計(jì)算機(jī)溫控系統(tǒng)為例，通常對電源風(fēng)扇和CPU散熱器風(fēng)扇進(jìn)行溫控，有的系統(tǒng)還配備有系統(tǒng)風(fēng)扇，也進(jìn)行溫控。系統(tǒng)風(fēng)扇和電源風(fēng)扇都采用環(huán)境溫度作為參考量進(jìn)行溫控，而CPU散熱器風(fēng)扇通常采用CPU溫度作為參考進(jìn)行溫控。其中，系統(tǒng)風(fēng)扇和電源風(fēng)扇由于通常將溫度傳感器內(nèi)置，所以它們所感測的環(huán)境溫度不是同一個值。因此，它們會根據(jù)各自的傳感器進(jìn)行自身獨(dú)立的溫控，那么當(dāng)機(jī)箱外部是某一溫度時，則會造成三個風(fēng)扇轉(zhuǎn)速不確定的情況。即會造成一個風(fēng)扇高轉(zhuǎn)，另外兩個則低轉(zhuǎn)，以三個風(fēng)扇的情況為例，這樣的組合情況會有九種。當(dāng)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(fēng)扇都進(jìn)行自身獨(dú)立溫控，同一時刻可能多個風(fēng)扇都在進(jìn)行溫控，會造成很多種控制狀態(tài)，所以必然造成系統(tǒng)的溫控狀態(tài)不確定，無法獲得散熱、耗電、噪音的優(yōu)化狀態(tài)，相關(guān)專利可參閱專利號為98126000等中國專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的問題是避免因?qū)﹄娮友b置內(nèi)風(fēng)扇各自獨(dú)立溫控，而使系統(tǒng)在某一使用溫度下，溫控狀態(tài)不確定，無法達(dá)到散熱、耗電、噪音的優(yōu)化狀態(tài)。
本發(fā)明的解決方案1)選定噪音值最小狀態(tài)為初始狀態(tài)；2)選定其中一個風(fēng)扇為全控風(fēng)扇，其余為半控風(fēng)扇；
3)溫度感測元件感測全控風(fēng)扇的相應(yīng)溫控參考溫度T，并產(chǎn)生代表溫度T的PWM控制信號；4)控制芯片根據(jù)PWM控制信號產(chǎn)生控制多路控制信號，并輸出給與之一一對應(yīng)的風(fēng)扇；5)根據(jù)每個溫度段內(nèi)只對應(yīng)一個風(fēng)扇溫控的預(yù)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(yùn)行相應(yīng)風(fēng)扇的溫控，其余風(fēng)扇保持之前的轉(zhuǎn)速；6)關(guān)閉步驟5)所述的溫控，其相應(yīng)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速調(diào)整到相應(yīng)狀態(tài)；根據(jù)溫度T變化，執(zhí)行步驟6)同時，重復(fù)步驟3)-5)。
為實(shí)現(xiàn)上述控制方法，本發(fā)明多段溫控風(fēng)扇的控制電路采用如下結(jié)構(gòu)多個溫控風(fēng)扇，其中一個為全控風(fēng)扇，其余為半控風(fēng)扇；傳感器，感測全控風(fēng)扇的相應(yīng)溫控參考溫度T，輸出代表溫度T的PWM控制信號；控制芯片，與傳感器相連并接收PWM控制信號，且根據(jù)PWM控制信號產(chǎn)生多路控制信號，并輸出給與之一一對應(yīng)的風(fēng)扇，且全控風(fēng)扇還可通過控制芯片接收PWM控制信號；在每個溫度段內(nèi)，各個溫控風(fēng)扇中最多只有一個受多路控制信號的控制實(shí)現(xiàn)溫控，其余保持之前的轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明以最小噪音值為初始狀態(tài)，利用所選定的一個全控風(fēng)扇，實(shí)現(xiàn)對所有風(fēng)扇進(jìn)行統(tǒng)一控制，使同一時間只開啟一個風(fēng)扇的一段溫控，其它風(fēng)扇保持之前的轉(zhuǎn)速。這樣，本發(fā)明的任一時刻都是確定的控制狀態(tài)，同時使散熱、噪音、耗電達(dá)到優(yōu)化狀態(tài)。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例多段溫控風(fēng)扇的控制電路圖。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例多段溫控風(fēng)扇的控制原理圖。
圖3是本發(fā)明多段溫控風(fēng)扇的控制方法流程圖。
圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例多段溫控風(fēng)扇的控制原理圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明以最小噪音值為初始狀態(tài)，利用所選定的一個全控風(fēng)扇，實(shí)現(xiàn)對所有風(fēng)扇進(jìn)行統(tǒng)一控制，依預(yù)定次序啟動風(fēng)扇的溫控，使同一時間段只開啟一個風(fēng)扇的溫控，其它風(fēng)扇保持恒定轉(zhuǎn)速。這樣，本發(fā)明的任一時刻都是確定的控制狀態(tài)。
其中，全控風(fēng)扇一般為最大噪音源，而其它風(fēng)扇為半控風(fēng)扇；預(yù)定次序一般是按照溫控風(fēng)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(yīng)進(jìn)行排列，其原則為每個溫度段僅對應(yīng)一個風(fēng)扇的溫控。例如設(shè)溫度段(1)＜(2)＜(3)＜(4)，風(fēng)扇的噪音大小風(fēng)扇1＞風(fēng)扇2＞風(fēng)扇3＞風(fēng)扇4，則溫控順序如下表
本發(fā)明多段溫控風(fēng)扇的控制方法及其電路，可應(yīng)用在需要散熱的電子裝置中，并且可對所采用的多個溫控風(fēng)扇進(jìn)行控制。在本實(shí)施例中，僅以計(jì)算機(jī)為例加以說明，且該計(jì)算機(jī)采用三個溫控風(fēng)扇，分別為CPU散熱器風(fēng)扇、系統(tǒng)風(fēng)扇及電源風(fēng)扇。因CPU散熱器風(fēng)扇為計(jì)算機(jī)的主要噪音源，所以被選定為全控風(fēng)扇，其它則為半控風(fēng)扇。另外，CPU散熱器風(fēng)扇的溫控參考溫度T為CPU內(nèi)部溫度。
請參照圖1所示，本發(fā)明多段溫控風(fēng)扇的控制電路包括傳感器1，可內(nèi)置CPU 3內(nèi)部，并感測CPU 3的溫度T，輸出代表溫度T的PWM控制信號；控制芯片2，與傳感器1相連并接收PWM控制信號，且根據(jù)PWM控制信號產(chǎn)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(fēng)扇，包括CPU散熱器風(fēng)扇4、系統(tǒng)風(fēng)扇5及電源風(fēng)扇6，而CPU散熱器風(fēng)扇4為全控風(fēng)扇，其余為半控風(fēng)扇。該CPU散熱器風(fēng)扇4、系統(tǒng)風(fēng)扇5及電源風(fēng)扇6都與控制芯片2相連，并分別對應(yīng)接收3個控制電壓組V1、V2，V4、V5及V6、V7。
另外，CPU散熱器風(fēng)扇4還可通過控制芯片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(fēng)扇4、系統(tǒng)風(fēng)扇5及電源風(fēng)扇6的溫控曲線。本發(fā)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)大于T5內(nèi)，整個系統(tǒng)只有一個風(fēng)扇進(jìn)行溫控，其他風(fēng)扇為原定轉(zhuǎn)速。其相應(yīng)溫控啟動次序可整理成表1表1第一實(shí)施例的溫控次序表

這里，為了描述簡明，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速調(diào)整僅設(shè)有低轉(zhuǎn)及高轉(zhuǎn)兩種調(diào)整狀態(tài)；因CPU散熱器風(fēng)扇4對噪音影響最大，系統(tǒng)風(fēng)扇5次之，而電源風(fēng)扇6最小，而溫度段的溫度(1)＜(2)＜(3)＜(4)＜(5)，所以當(dāng)CPU 3的溫度按照溫度段(1)-(5)順序變化時，則風(fēng)扇啟動溫控次序?yàn)槭紫仁请娫达L(fēng)扇6，系統(tǒng)風(fēng)扇5次之，而CPU散熱器風(fēng)扇4最后，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芯片2產(chǎn)生的3組控制信號的邏輯組合進(jìn)行控制。
當(dāng)然有多種邏輯組合，在此僅對一種邏輯組合結(jié)合本發(fā)明的控制方法流程加以說明。
請結(jié)合參照圖3，執(zhí)行步驟S1，選定初始狀態(tài)，本實(shí)施例中的初始狀態(tài)CPU散熱器風(fēng)扇4、系統(tǒng)風(fēng)扇5及電源風(fēng)扇6全部低轉(zhuǎn)為初始狀態(tài)，即計(jì)算機(jī)系統(tǒng)噪音值最?。粓?zhí)行步驟S2，選定CPU散熱器風(fēng)扇4為全控風(fēng)扇，因其為最大的噪音源，而系統(tǒng)風(fēng)扇5及電源風(fēng)扇6為半控風(fēng)扇；執(zhí)行步驟S3，傳感器1感測CPU 3內(nèi)部溫度T，產(chǎn)生PWM控制信號傳給控制芯片2，該P(yáng)WM控制信號用來表示溫度T；執(zhí)行步驟S4，控制芯片2根據(jù)輸入的PWM控制信號產(chǎn)生3組控制信號。其中，第一組輸出給CPU散熱器風(fēng)扇4兩個電壓V1、V2；第二組輸出給系統(tǒng)風(fēng)扇5兩個電壓V4、V5；第三組輸出給電源風(fēng)扇6兩個電壓V6、V7。
執(zhí)行步驟S5、S6，并根據(jù)溫度T的變化，執(zhí)行步驟6)同時可重復(fù)步驟S3-S5。
為描述方便，本實(shí)例中溫度T由低到高變化，依次經(jīng)歷T1-T2、T2-T3、T3-T4及T4-T5等溫度段，其控制狀態(tài)變化如下當(dāng)CPU 3的溫度T為T1＜T＜T2時，V1、V2、V4、V5、V6、V7分別設(shè)置為高電平，此時三個風(fēng)扇均低轉(zhuǎn)速；當(dāng)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(fēng)扇4、系統(tǒng)風(fēng)扇5均低轉(zhuǎn)速，而此時輸出給電源風(fēng)扇6的電平V6、V7為低，啟動電源風(fēng)扇6的溫控電路，此時，電源風(fēng)扇6為溫控風(fēng)扇；當(dāng)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(fēng)扇4低轉(zhuǎn)速，而此時輸出給電源風(fēng)扇6的電平V6為低、V7為高，電源風(fēng)扇6的溫控電路切斷，但是轉(zhuǎn)速變?yōu)楦咿D(zhuǎn)速。輸出給系統(tǒng)風(fēng)扇5的V4、V5為低，啟動系統(tǒng)風(fēng)扇5的溫控電路，此時系統(tǒng)風(fēng)扇5為溫控風(fēng)扇；當(dāng)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(fēng)扇4的溫控電路，該CPU散熱器風(fēng)扇4通過接收控制芯片2的V3輸出的PWM控制信號，對溫控進(jìn)行控制。而此時輸出給系統(tǒng)風(fēng)扇5的電平V4為低、V5為高，系統(tǒng)風(fēng)扇5的溫控電路切斷，轉(zhuǎn)速變?yōu)楦咿D(zhuǎn)速，CPU散熱器風(fēng)扇4為溫控風(fēng)扇；當(dāng)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(fēng)扇均切斷溫控電路，保持高轉(zhuǎn)速。
在本實(shí)施例中控制芯片2只控制半控風(fēng)扇的啟動、關(guān)閉溫控電路，其溫控由自身獨(dú)立控制，即系統(tǒng)風(fēng)扇5及電源風(fēng)扇6有獨(dú)立的溫控電路，該部分技術(shù)為公知技術(shù)，在此不進(jìn)行說明。
全控風(fēng)扇即CPU散熱器風(fēng)扇4的溫控電路的啟動、關(guān)閉及溫控都通過控制芯片2進(jìn)行控制。
圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例多段溫控風(fēng)扇的控制原理圖，與第一實(shí)施例區(qū)別在于該實(shí)施例中的溫控風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速可有3種調(diào)整狀態(tài)高轉(zhuǎn)、中轉(zhuǎn)及低轉(zhuǎn)。該實(shí)施例的控制原理及控制方法流程與第一實(shí)施例相同，其邏輯控制與第一實(shí)施例相似，在此不再贅述。該實(shí)施例中的溫控次序請參考表2表2第二實(shí)施例的溫控次序表

綜上所述，本發(fā)明多段溫控風(fēng)扇的控制方法及其電路，以最小噪音值為初始狀態(tài)，利用所選定的一個全控風(fēng)扇，實(shí)現(xiàn)對所有風(fēng)扇進(jìn)行統(tǒng)一控制，使同一時間只開啟一個風(fēng)扇的一段溫控，其它風(fēng)扇保持原定轉(zhuǎn)速。這樣，本發(fā)明的任一時刻都是確定的溫控狀態(tài)。這樣可以使散熱、噪音、耗電的達(dá)到優(yōu)化狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種多段溫控風(fēng)扇的控制方法，其特征在于該控制方法包括以下步驟1)選定噪音值最小狀態(tài)為初始狀態(tài)；2)選定其中一個風(fēng)扇為全控風(fēng)扇，其余為半控風(fēng)扇；3)利用溫度感測元件感測全控風(fēng)扇的相應(yīng)溫控參考溫度T，并產(chǎn)生代表溫度T的PWM控制信號；4)控制芯片根據(jù)PWM控制信號產(chǎn)生多路控制信號，并輸出給與之對應(yīng)的風(fēng)扇；5)根據(jù)每個溫度段內(nèi)只啟動一個風(fēng)扇溫控的預(yù)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(yīng)風(fēng)扇的溫控，其余風(fēng)扇保持之前的轉(zhuǎn)速；6)關(guān)閉步驟5)所述的溫控，其相應(yīng)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速調(diào)整到相應(yīng)狀態(tài)；及7)根據(jù)溫度T的變化，執(zhí)行步驟6)的同時，重復(fù)步驟3)-5)。
2.如權(quán)利要求1所述的多段溫控風(fēng)扇的控制方法，其特征在于步驟2)中的全控風(fēng)扇為最大噪音源。
3.如權(quán)利要求1所述的多段溫控風(fēng)扇的控制方法，其特征在于步驟5)的預(yù)定次序是指隨溫度段溫度的升高，溫控風(fēng)扇按照對噪音影響由小到大的順序進(jìn)行排列。
4.如權(quán)利要求1所述的多段溫控風(fēng)扇的控制方法，其特征在于步驟4)中每路控制信號由一個電壓組構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求4所述的多段溫控風(fēng)扇的控制方法，其特征在于每個電壓組包括兩個電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的多段溫控風(fēng)扇的控制方法，其特征在于步驟1)中初始狀態(tài)時，每個電壓組的電壓都設(shè)置為高電平。
7.如權(quán)利要求6所述的多段溫控風(fēng)扇的控制方法，其特征在于步驟5)中，風(fēng)扇的溫控啟動時，所對應(yīng)電壓組中的電壓都設(shè)置為低電平，其他電壓保持不變。
8.如權(quán)利要求7所述的多段溫控風(fēng)扇的控制方法，其特征在于步驟6)中，風(fēng)扇的溫控關(guān)閉時，所對應(yīng)電壓組中的電壓設(shè)置為一個低電平和一個高電平。
9.如權(quán)利要求1所述的多段溫控風(fēng)扇的控制方法，其特征在于步驟5)中啟動全控風(fēng)扇溫控時，全控風(fēng)扇還可通過控制芯片接收PWM控制信號控制其溫控。
10.一種多段溫控風(fēng)扇的控制電路，包括多個溫控風(fēng)扇，其中一個為全控風(fēng)扇，其余為半控風(fēng)扇；傳感器，感測全控風(fēng)扇的相應(yīng)溫控參考溫度T，輸出代表溫度T的PWM控制信號；控制芯片，與傳感器相連并接收PWM控制信號，根據(jù)PWM控制信號產(chǎn)生多路控制信號，輸出給與之對應(yīng)的溫控風(fēng)扇；在每個溫度段內(nèi)，各個溫控風(fēng)扇中最多只有一個受多路控制信號的控制實(shí)現(xiàn)溫控，其余保持之前的轉(zhuǎn)速。
11.如權(quán)利要求10所述的多段溫控風(fēng)扇的控制電路，其特征在于全控風(fēng)扇為最大噪音源，其溫控利用PWM控制信號進(jìn)行控制。
12.如權(quán)利要求10所述的多段溫控風(fēng)扇的控制電路，其特征在于半控風(fēng)扇的溫控由自身獨(dú)立控制。
13.如權(quán)利要求10所述的多段溫控風(fēng)扇的控制電路，其特征在于預(yù)定次序是指隨溫度段溫度的升高，溫控風(fēng)扇按照對噪音影響由小到大的順序進(jìn)行排列。
14.如權(quán)利要求10所述的多段溫控風(fēng)扇的控制電路，其特征在于控制芯片產(chǎn)生的每路控制信號由一個電壓組構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求14所述的多段溫控風(fēng)扇的控制電路，其特征在于每個電壓組包括兩個電壓。
16.如權(quán)利要求15所述的多段溫控風(fēng)扇的控制電路，其特征在于該控制電路的初始狀態(tài)時，每個電壓組的電壓都設(shè)置為高電平。
17.如權(quán)利要求16所述的多段溫控風(fēng)扇的控制電路，其特征在于風(fēng)扇的溫控啟動時，其所對應(yīng)電壓組中的電壓都設(shè)置為低電平，其他電壓保持不變。
18.如權(quán)利要求17所述的多段溫控風(fēng)扇的控制電路，其特征在于風(fēng)扇的溫控關(guān)閉時，所對應(yīng)電壓組中的電壓一個設(shè)置為低電平，另一個設(shè)置為高電平。
全文摘要
一種多段溫控風(fēng)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(tài)為初始狀態(tài)；利用所選定一個風(fēng)扇的參考溫度T控制所有風(fēng)扇溫控的啟動和關(guān)閉，每個風(fēng)扇按照所對應(yīng)的溫度段進(jìn)行溫控，使任意溫度段內(nèi)僅有一個風(fēng)扇進(jìn)行溫控，從而使控制狀態(tài)確定。為實(shí)現(xiàn)該控制方法，其相應(yīng)的控制電路，包括一傳感器，感測選定風(fēng)扇的參考溫度，產(chǎn)生PWM控制信號；一控制芯片，與傳感器相連，根據(jù)PWM控制信號產(chǎn)生多路控制信號；多個溫控風(fēng)扇，根據(jù)多路控制信號的邏輯組合，按預(yù)定次序啟動溫控。該控制方案可用于需要散熱的電子裝置，其任意時刻的控制狀態(tài)確定，并使散熱、噪音及耗電達(dá)到優(yōu)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(yōu)先權(quán)日2002年12月6日
發(fā)明者劉曉松, 李波, 張義慧 申請人:聯(lián)想(北京)有限公司