專利名稱：馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，尤其有關(guān)于一種應(yīng)用于直流風(fēng)扇的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，以達(dá)到溫控變速的目的。
背景技術(shù)：
一般的電子產(chǎn)品(如計(jì)算機(jī))為避免受到大氣中的灰塵沾染，多半會(huì)將電子組件置于較封閉的殼體中。然而，由于電子組件在運(yùn)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫，若一直持續(xù)處于高溫狀態(tài)下，將容易導(dǎo)致電子組件損耗而減短其壽命。因此，為避免電子組件發(fā)生故障，一般會(huì)設(shè)置散熱風(fēng)扇于其中，以便將內(nèi)部所產(chǎn)生的熱散逸至外界。
當(dāng)計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品處于高負(fù)載的情況時(shí)，傳統(tǒng)所使用的定速風(fēng)扇會(huì)以全速運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，當(dāng)計(jì)算機(jī)處于非高負(fù)載的情況時(shí)，傳統(tǒng)所使用的定速風(fēng)扇仍然維持于全速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，此不僅會(huì)產(chǎn)生很大的噪音，亦會(huì)減短風(fēng)扇的使用壽命。因此，為改善此問題，后續(xù)又發(fā)展出另一種控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的方式，如圖1所示，當(dāng)計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品處于非高負(fù)載的情況時(shí)，其內(nèi)部溫度亦低，于是利用熱敏電阻器(thermistor)RTH來感測溫度的變化，隨著溫度的高低而改變其電阻值，以調(diào)整電源輸入的電壓及電流，再輸出一信號至驅(qū)動(dòng)電路IC，該驅(qū)動(dòng)電路IC會(huì)輸出一脈波寬調(diào)變(pulse width modulation，PWM)訊號，再輸出至晶體管TR，借由PWM訊號的波寬比(duty cycle)變化，使晶體管TR的開關(guān)間隔隨之變化，因而使馬達(dá)的平均電流發(fā)生變化，因此可借由改變PWM訊號的波寬比來控制風(fēng)扇馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。其控制原理如圖2所示，以供應(yīng)電壓Vcc為12V來說，由熱敏電阻器RTH偵測溫度而對應(yīng)產(chǎn)生一電壓VTH，而基準(zhǔn)電壓V0是用以控制風(fēng)扇的低轉(zhuǎn)速，借由比較PWM的振蕩電壓與基準(zhǔn)電壓V0來決定最低驅(qū)動(dòng)的波寬比；由低轉(zhuǎn)速至高轉(zhuǎn)速的階段，則借由比較PWM的振蕩電壓與電壓VTH作波寬調(diào)變的控制；在超過一特定溫度時(shí)風(fēng)扇以全速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)內(nèi)部溫度升高時(shí)，熱敏電阻器RTH會(huì)降低其電阻值，使電流流量增大而提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速以迅速散逸內(nèi)部所產(chǎn)生的熱而維持系統(tǒng)的正常功能。當(dāng)溫度降低時(shí)，借由熱敏電阻器RTH的電阻值增加而降低電流量的供給，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降低并減少不必要的噪音。
然而，由于晶體管TR的工作區(qū)域內(nèi)的VCE端(請參閱圖1)會(huì)產(chǎn)生壓降，且晶體管所消耗的功率亦大而容易發(fā)熱。再者，一旦風(fēng)扇馬達(dá)消耗功率過大或輸入電源電壓過低時(shí)，該熱敏電阻器RTH會(huì)無法正常作用，反而造成大量的發(fā)熱，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部溫度更加提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是在于提供一種應(yīng)用于風(fēng)扇的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，以有效控制風(fēng)扇在不同轉(zhuǎn)速的運(yùn)轉(zhuǎn)情形。
本發(fā)明的另一目的是在于提供一種應(yīng)用于風(fēng)扇的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，其利用溫控傳感器(thermistor)及簡單的外部電路，以達(dá)到不同溫度范圍的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制。
本發(fā)明的再另一目的是在于提供一種應(yīng)用于風(fēng)扇的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，其可穩(wěn)定控制風(fēng)扇低速時(shí)的轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明的更另一目的是在于提供一種應(yīng)用于風(fēng)扇的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，其可輕易控制風(fēng)扇低速轉(zhuǎn)折的溫度點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一構(gòu)想，該馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置包括一溫控傳感器，用以感測該風(fēng)扇的周圍溫度；一驅(qū)動(dòng)組件，因應(yīng)該溫控傳感器所感測的溫度，以驅(qū)動(dòng)該風(fēng)扇至一特定轉(zhuǎn)速；以及一控制組件，電連接于該驅(qū)動(dòng)組件和該溫控傳感器，用以調(diào)整通過該溫控傳感器的一第一電壓，以改變風(fēng)扇變速的速率及溫度范圍。
其中，該溫控傳感器較佳為一熱敏電阻器。而該驅(qū)動(dòng)組件更包括一霍爾感應(yīng)集成電路和一驅(qū)動(dòng)集成電路。
較佳地，該控制組件為一開關(guān)電路，其是由一比較器、一晶體管及兩個(gè)電阻器所構(gòu)成，其中該開關(guān)電路的一電阻器與該溫控傳感器并聯(lián)，使得該第一電壓迅速下降至小于該驅(qū)動(dòng)組件的參考電壓，以開啟該晶體管，而縮小該風(fēng)扇達(dá)到全速的溫度范圍。
或者，該控制組件為一電阻器，串聯(lián)于該溫控傳感器，借由改變該電阻器的電阻值，使得該第一電壓的變化量減少，而控制該風(fēng)扇達(dá)到全速的溫度范圍。
更或者，該控制電路為一減法電路，其是由一比較器及至少四個(gè)電阻器所構(gòu)成。其中借由該減法電路中的三個(gè)電阻器所形成的一第二電壓，以調(diào)整輸出至該驅(qū)動(dòng)組件的一第三電壓，而縮小該風(fēng)扇達(dá)到全速的溫度范圍。
又或者，該控制電路包括一除法電路、一比較電路和一輸出電路。其中當(dāng)該第一電壓大于該驅(qū)動(dòng)組件的參考電壓時(shí)，該輸出電路輸出一與該參考電壓相同電壓值的電壓至該驅(qū)動(dòng)組件，以維持該風(fēng)扇于低速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)該第一電壓小于該驅(qū)動(dòng)組件的參考電壓時(shí)，借由該除法電路以1/N倍的速度減少輸出至該驅(qū)動(dòng)組件的電壓，以使該風(fēng)扇快速達(dá)到全速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。


圖1是顯示習(xí)知風(fēng)扇控制電路的示意圖。
圖2是說明習(xí)知風(fēng)扇控制電路的控制原理。
圖3A是顯示本案的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置的第一較佳實(shí)施例的示意圖。
圖3B是顯示本案的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置的第一較佳實(shí)施例中溫度與風(fēng)扇轉(zhuǎn)速之間的變化關(guān)系圖。
圖4A是顯示本案的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置的第二較佳實(shí)施例的示意圖。
圖4B是顯示本案的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置的第二較佳實(shí)施例中溫度與風(fēng)扇轉(zhuǎn)速之間的變化關(guān)系圖。
圖5A是顯示本案的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置的第三較佳實(shí)施例的示意圖。
圖5B是顯示本案的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置的第三較佳實(shí)施例中溫度與風(fēng)扇轉(zhuǎn)速之間的變化關(guān)系圖。
圖6是顯示本案的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置的第四較佳實(shí)施例的示意圖。
符號說明IC驅(qū)動(dòng)電路 RTH熱敏電阻器TR晶體管IC1驅(qū)動(dòng)集成電路IC2霍爾感應(yīng)集成電路 RTH溫控傳感器31開關(guān)電路 TR1晶體管R0，R1，R2，R3，R4，R 5，R6，R7，R8，R9，R10，R11電阻器51減法電路61除法電路62比較電路63輸出電路具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例，并配合所附圖式做詳細(xì)說明。
請參閱圖3A，其為本發(fā)明的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置的第一較佳實(shí)施例的示意圖。當(dāng)電源導(dǎo)通后，借由馬達(dá)的繞組線圈與磁環(huán)互相感應(yīng)作用后以驅(qū)使風(fēng)扇的扇葉開始轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)借由一霍爾感應(yīng)集成電路IC2感應(yīng)風(fēng)扇繞組線圈與磁環(huán)之間的磁場變化電波。隨后，該霍爾感應(yīng)集成電路IC2輸出兩正和負(fù)電壓至一驅(qū)動(dòng)集成電路IC1。因此，借由該驅(qū)動(dòng)集成電路IC1與該霍爾感應(yīng)集成電路IC2所構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)組件而驅(qū)使風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)，并發(fā)出回饋的周期時(shí)脈信號。
另外，該驅(qū)動(dòng)組件再接上一溫控傳感器(或熱敏電阻器)RTH及一開關(guān)電路，其中該開關(guān)電路31是由一比較器、一晶體管TR1及兩個(gè)電阻器R0和R5所構(gòu)成(即圖3A中的虛線方塊所示)。借由溫控傳感器RTH在不同溫度下電阻值亦改變的特性，使該溫控傳感器RTH與該電阻器R3所形成的第一電壓V1亦隨溫度變化而改變，其與該電阻器R1和R2所形成的第二電壓或稱參考電壓V2經(jīng)比較器運(yùn)算后，使得所輸出的第三電壓V3產(chǎn)生變化，該晶體管TR1導(dǎo)通的電流亦產(chǎn)生變化，則風(fēng)扇轉(zhuǎn)速亦跟著改變，而達(dá)到溫控變速的目的。
從圖3B可看出于該驅(qū)動(dòng)集成電路IC1連接該開關(guān)電路前后的溫度與風(fēng)扇轉(zhuǎn)速間的變化斜率關(guān)系。在未加該開關(guān)電路時(shí)，自溫度T1至溫度T2之間的變化斜率為A，當(dāng)加上該開關(guān)電路時(shí)，該電阻器R5與溫控傳感器RTH并聯(lián)，該第一電壓V1快速下降，使得該參考電壓V2大于該第一電壓V1，該晶體管TR1變成開啟狀態(tài)(ON)，其可縮短可變速的溫度范圍(自溫度T1至溫度T3)，其變化斜率B大于未加開關(guān)電路時(shí)的變化斜率A，使得風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速可由低速S1至高速S2作極線性的上升。因此，借由控制該第一電壓V1，以縮短可變速的溫度范圍。
接著，請參閱圖4A，其說明本案的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置的第二較佳實(shí)施例。此實(shí)施例的詳細(xì)電路和控制原理與上述的第一實(shí)施例類似，而兩者的差異在于此實(shí)施例是將一電阻器R4串聯(lián)于該溫控傳感器RTH，以取代第一實(shí)施例的開關(guān)電路。
如圖4B所示，可從此圖看出于串聯(lián)該電阻器R4前后的溫度與風(fēng)扇轉(zhuǎn)速間的變化斜率關(guān)系。在未串聯(lián)該電阻器R4之前，自溫度T1至溫度T2之間的變化斜率為A，在該溫控傳感器RTH串接該電阻器R4之后，該第一電壓V1的變化量減少，因此，借由控制該電阻器R4的電阻值大小可控制溫度T2至T3之間的范圍，而形成較小值的變化斜率C。
另外，請參閱圖5A，其顯示本案的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置的第三較佳實(shí)施例。此實(shí)施例的詳細(xì)電路和控制原理與上述的第一實(shí)施例類似，而兩者的差異在于此實(shí)施例是利用一減法電路51以取代第一較佳實(shí)施例的開關(guān)電路。該減法電路51是由一比較器及六個(gè)電阻器R6，R7，R8，R9，R10，R11所構(gòu)成，即圖5A中的虛線方塊所示。
如圖5B所示，當(dāng)電阻器R6，R7，R8，R11的電阻值相等時(shí)，該電壓V5等于該第一電壓V1減去該電壓V4。因此，可借由調(diào)整第電壓V4的電壓值，可縮小風(fēng)扇達(dá)到全速的溫度范圍，亦即其變化斜率由A變成較大值的斜率D。
最后，請參閱圖6，其是顯示本案的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置的第四較佳實(shí)施例。此實(shí)施例的詳細(xì)電路和控制原理與上述的第一實(shí)施例類似，而兩者的差異在于此實(shí)施例是利用一除法電路61、一比較電路62和一輸出電路63以取代第一較佳實(shí)施例的開關(guān)電路。
當(dāng)該第二電壓或參考電壓V2小于該第一電壓V1時(shí)，該輸出電路63輸出一與該第二電壓V2相同的電壓值至該驅(qū)動(dòng)集成電路IC1，以維持風(fēng)扇于低轉(zhuǎn)速狀態(tài)。當(dāng)該第二電壓V2大于第一電壓V1時(shí)，輸出至該驅(qū)動(dòng)集成電路IC1的電壓經(jīng)由該除法電路61而開始以1/N倍的方式減少，以利快速達(dá)到全速所需的電壓值(Vcc×16％)。借由此方式，可穩(wěn)定控制風(fēng)扇的低轉(zhuǎn)速狀態(tài)。
綜合上面所述，本發(fā)明的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置可應(yīng)用于直流風(fēng)扇，以有效穩(wěn)定控制風(fēng)扇在不同轉(zhuǎn)速(由低轉(zhuǎn)速至全速)的運(yùn)轉(zhuǎn)情形，并達(dá)到于不同溫度范圍內(nèi)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于風(fēng)扇的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，其包括一溫控傳感器，用以感測該風(fēng)扇的周圍溫度；一驅(qū)動(dòng)組件，因應(yīng)該溫控傳感器所感測的溫度，以驅(qū)動(dòng)該風(fēng)扇至一特定轉(zhuǎn)速；以及一控制組件，電連接于該驅(qū)動(dòng)組件和該溫控傳感器，用以調(diào)整通過該溫控傳感器的一第一電壓，以改變風(fēng)扇變速的速率及溫度范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該溫控傳感器為一熱敏電阻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該驅(qū)動(dòng)組件包括一霍爾感應(yīng)集成電路和一驅(qū)動(dòng)集成電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該控制組件為一開關(guān)電路，是由一比較器、一晶體管及兩個(gè)電阻器所構(gòu)成，其中該開關(guān)電路的一電阻器與該溫控傳感器并聯(lián)，使得該第一電壓迅速下降至小于該驅(qū)動(dòng)組件的參考電壓，以開啟該晶體管，而縮小該風(fēng)扇達(dá)到全速的溫度范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該控制組件為一電阻器，串聯(lián)于該溫控傳感器，借由改變該電阻器的電阻值，使得該第一電壓的變化量減少，而控制該風(fēng)扇達(dá)到全速的溫度范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該控制電路為一減法電路，是由一比較器及至少四個(gè)電阻器所構(gòu)成，其中借由該減法電路中的三個(gè)電阻器所形成的一第二電壓，以調(diào)整輸出至該驅(qū)動(dòng)組件的一第三電壓，而縮小該風(fēng)扇達(dá)到全速的溫度范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該控制電路包括一除法電路、一比較電路和一輸出電路，當(dāng)該第一電壓大于該驅(qū)動(dòng)組件的參考電壓時(shí)，該輸出電路輸出一與該參考電壓相同電壓值的電壓至該驅(qū)動(dòng)組件，以維持該風(fēng)扇于低速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)該第一電壓小于該驅(qū)動(dòng)組件的參考電壓時(shí)，借由該除法電路以1/N倍的速度減少輸出至該驅(qū)動(dòng)組件的電壓，以使該風(fēng)扇快速達(dá)到全速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。
8.一種應(yīng)用于風(fēng)扇的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，其包括一溫控傳感器，用以感測該風(fēng)扇的周圍溫度；一驅(qū)動(dòng)組件，因應(yīng)該溫控傳感器所感測的溫度，以驅(qū)動(dòng)該風(fēng)扇至一特定轉(zhuǎn)速；以及一控制組件，電連接于該驅(qū)動(dòng)組件和該溫度控制傳感器，用以調(diào)整通過該溫傳感器的一第一電壓，其中該控制組件為一開關(guān)電路，該開關(guān)電路的一電阻器與該溫度傳感器并聯(lián)，使得該第一電壓迅速下降至小于該驅(qū)動(dòng)組件的一參考電壓，以縮小該風(fēng)扇達(dá)到全速的溫度范圍。
9.一種應(yīng)用于風(fēng)扇的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，其包括一溫控傳感器，用以感測該風(fēng)扇的周圍溫度；一驅(qū)動(dòng)組件，因應(yīng)該溫控傳感器所感測的溫度，以驅(qū)動(dòng)該風(fēng)扇至一特定轉(zhuǎn)速；以及一控制組件，電連接于該驅(qū)動(dòng)組件和該溫控傳感器，用以調(diào)整通過該溫控傳感器的一第一電壓，其中該控制組件為一電阻器，串聯(lián)于該傳感器，借由改變該電阻器的電阻值，使得該第一電壓的變化量減少，而控制該風(fēng)扇達(dá)到全速的溫度范圍。
10. 一種應(yīng)用于風(fēng)扇的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，其包括一溫控傳感器，用以感測該風(fēng)扇的周圍溫度；一驅(qū)動(dòng)組件，因應(yīng)該溫控傳感器所感測的溫度，以驅(qū)動(dòng)該風(fēng)扇至一特定轉(zhuǎn)速；以及一控制組件，電連接于該驅(qū)動(dòng)組件和該溫控傳感器，用以調(diào)整通過該溫控傳感器的一第一電壓，其中該控制電路為一減法電路，借由該減法電路中的三個(gè)電阻器所形成的一第二電壓以調(diào)整該第一電壓的電壓值，而縮小該風(fēng)扇達(dá)到全速的溫度范圍。
11.一種應(yīng)用于風(fēng)扇的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，其包括一溫控傳感器，用以感測該風(fēng)扇的周圍溫度；一驅(qū)動(dòng)組件，因應(yīng)該溫控傳感器所感測的溫度，以驅(qū)動(dòng)該風(fēng)扇至一特定轉(zhuǎn)速；以及一控制組件，電連接于該驅(qū)動(dòng)組件和該溫控傳感器，用以調(diào)整通過該溫控傳感器的一第一電壓，其中當(dāng)該第一電壓大于該驅(qū)動(dòng)組件的參考電壓時(shí)，該控制組件會(huì)輸出一與該參考電壓相同電壓值的電壓至該驅(qū)動(dòng)組件，以維持該風(fēng)扇于低速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)該第一電壓小于該驅(qū)動(dòng)組件的參考電壓時(shí)，借由該控制組件以1/N倍的速度減少輸出至該驅(qū)動(dòng)組件的電壓，以使該風(fēng)扇快速達(dá)到全速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于風(fēng)扇的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置，該馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制裝置包括一由霍爾感應(yīng)集成電路與驅(qū)動(dòng)集成電路所構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)組件、一溫控傳感器以及一電連接于該驅(qū)動(dòng)組件和溫控傳感器的控制電路。本發(fā)明利用該溫控傳感器及簡單的控制電路，以達(dá)到不同溫度范圍的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制，并可穩(wěn)定有效控制風(fēng)扇的變速情形。
文檔編號H02P6/08GK1601422SQ0315440
公開日2005年3月30日 申請日期2003年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月27日
發(fā)明者劉政杰, 黃躍龍, 蔡明熹, 黃文喜 申請人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司