專利名稱：冷卻風(fēng)扇的控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷卻風(fēng)扇的控制電路。更具體地講，本發(fā)明涉及這樣一種冷卻風(fēng)扇的控制電路，該控制電路檢測溫度的變化并控制冷卻風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度。
背景技術(shù)：
各種電氣和電子裝置使用冷卻風(fēng)扇來冷卻當(dāng)這些裝置運(yùn)行時(shí)由這些裝置產(chǎn)生的熱量。這些裝置一般包括諸如計(jì)算機(jī)的信息處理器、辦公自動(dòng)化(OA)用具、家庭電子用具、電功率器具等。通常，考慮到裝置的預(yù)期溫度來確定電機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)速率和冷卻風(fēng)扇氣流速率。因此，將冷卻風(fēng)扇設(shè)計(jì)為以預(yù)定的速度運(yùn)行。但是，這種靜態(tài)速度分布通常導(dǎo)致低的冷卻效率和噪聲的增加。
為了改善效率和噪聲問題，傳統(tǒng)的冷卻風(fēng)扇控制電路被設(shè)計(jì)為根據(jù)溫度的變化來改變冷卻風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)速度，如圖4所示。
圖4中所示的傳統(tǒng)的冷卻風(fēng)扇控制電路包括溫度檢測器，由用于檢測溫度的熱敏電阻器TH以及溫度補(bǔ)償電阻器R1和R2構(gòu)成；比較器COM 1和COM 2，被輸入根據(jù)溫度變化而改變并連接到反相端的檢測電壓以及連接到同相端的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)電壓；和開關(guān)TR，用于將輸入電壓施加到冷卻風(fēng)扇，起比較器輸出的作用。
在圖4中的傳統(tǒng)的控制電路中，即使熱敏電阻器TH的電阻值響應(yīng)于溫度變化而改變，也以低速度預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)(a)來驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇，直到達(dá)到溫度t1(圖5)。比較器COM 1和COM 2每個(gè)被防止操作并且開關(guān)TR保持在禁用狀態(tài)，直到由溫度檢測器檢測的溫度達(dá)到預(yù)定水平t1(圖5)。輸入電源+Vcc使電流流經(jīng)輸出電阻器R5，并且通過將預(yù)定的電壓提供給冷卻風(fēng)扇來保持預(yù)定的轉(zhuǎn)數(shù)(a)。
當(dāng)溫度達(dá)到第一水平t1時(shí)，熱敏電阻器TH的電阻值降低，并且比較器COM 1的反相端的輸入電壓增加。類似地，電壓被溫度補(bǔ)償電阻器R1和R2劃分，從而比較器COM 2的反相端的電壓也增加。比較器COM 1和COM 2的反相端的電壓相對于標(biāo)準(zhǔn)電壓而改變，該標(biāo)準(zhǔn)電壓通過電阻器R4被劃分，并且作為比較器COM 1和COM 2的同相端的輸入。因此，當(dāng)比較器COM 1操作時(shí)，開關(guān)TR的基極電流增加，并且由集電極端提供的第一輸出電壓將電功率提供給冷卻風(fēng)扇。根據(jù)溫度增加和提供給冷卻風(fēng)扇的電壓相應(yīng)增加的結(jié)果，相對于由輸出電阻R5提供的分配電壓，第一輸出電壓保持在由較高的電壓導(dǎo)致從先前轉(zhuǎn)數(shù)增加的預(yù)定的轉(zhuǎn)數(shù)(b)。
如果溫度從第一水平t1增加到第二水平t2，那么輸入到比較器COM 2的電壓相對于在第一溫度水平t1分配給溫度補(bǔ)償電阻器R2的電壓而升高。當(dāng)比較器COM 2操作時(shí)，開關(guān)TR的基極電流增加。來自集電極的輸出對于第二溫度水平t2高于對于第一溫度水平t1，并且被提供給冷卻風(fēng)扇。因此，當(dāng)比較器COM 2操作時(shí)，冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)數(shù)保持在預(yù)定的轉(zhuǎn)數(shù)(c)，由于比較器COM 1的操作使第二輸出電壓導(dǎo)致該預(yù)定的轉(zhuǎn)數(shù)(c)從先前轉(zhuǎn)數(shù)(b)增加。
因此，圖4中的冷卻風(fēng)扇的控制電路根據(jù)溫度的變化來可改變地控制冷卻風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)。但是，如圖5中的圖形所示，風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)響應(yīng)于溫度增加而從(a)急劇地改變到(b)再改變到(c)。這又需要增加提供給冷卻風(fēng)扇的輸出電壓，這增加了由冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的噪聲的量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面在于提供一種冷卻風(fēng)扇的控制電路，該控制電路檢測溫度變化，以較小的噪聲操作，并且與溫度變化成比例地控制冷卻風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度，由此降低當(dāng)冷卻風(fēng)扇運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲。
本發(fā)明的另外方面和/或優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分地闡明，并且從描述中部分是清楚的，或者通過本發(fā)明的實(shí)施可以被理解。
可通過提供一種冷卻風(fēng)扇的控制電路來實(shí)現(xiàn)上述和/或其它方面，該控制電路包括溫度檢測器，用于檢測溫度變化；功率控制器，用于控制提供給冷卻風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)功率；比例電功率塊，用于與溫度變化成比例地將控制功率提供給功率控制器；和固定電功率塊，用于當(dāng)檢測的溫度低于預(yù)定溫度水平時(shí)，將控制功率以固定的電平提供給功率控制器。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，功率控制器包括開關(guān)元件，所述開關(guān)元件具有輸入端，連接到輸入電源；輸出端，用于將功率提供給冷卻風(fēng)扇；和控制端，用于接收控制功率。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，當(dāng)檢測的溫度高于所述預(yù)定溫度水平時(shí)，比例電功率塊提供控制功率。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，功率控制器包括開關(guān)元件，所述開關(guān)元件具有輸入端，連接到輸入電源；輸出端，用于將功率提供給冷卻風(fēng)扇；和控制端，用于接收控制功率。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，固定電功率塊被設(shè)置在比例電功率塊和冷卻風(fēng)扇之間，所述固定電功率塊包括用于基于預(yù)定的偏移輸入電壓將固定電平的功率提供給功率控制器的第一比較器。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，功率控制器包括開關(guān)元件，所述開關(guān)元件具有輸入端，連接到輸入電源；輸出端，用于將功率提供給冷卻風(fēng)扇；和控制端，用于接收控制功率。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，溫度檢測器包括熱敏電阻器，連接到輸入電源，用于檢測溫度變化；和補(bǔ)償電阻器，與熱敏電阻器串聯(lián)，用于根據(jù)溫度變化來提供補(bǔ)償電壓，其中，比例電功率塊被設(shè)置在輸入電源和功率控制器之間的旁路上，并且包括一對電壓劃分電阻器，與溫度檢測器并聯(lián)，用于提供預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓；和第二比較器，用于將根據(jù)溫度檢測器的溫度變化的補(bǔ)償電壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓相比較，并且將與根據(jù)從該比較所得出的差的差電壓成比例的控制功率提供給功率控制器。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，功率控制器包括開關(guān)元件，所述開關(guān)元件具有輸入端，連接到輸入電源；輸出端，用于將功率提供給冷卻風(fēng)扇；和控制端，用于接收控制功率。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，標(biāo)準(zhǔn)電壓被設(shè)置在高于偏移輸入電壓的電平。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，功率控制器包括開關(guān)元件，所述開關(guān)元件具有輸入端，連接到輸入電源；輸出端，用于將功率提供給冷卻風(fēng)扇；和控制端，用于接收控制功率。


通過結(jié)合附圖，從下面的特定示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述中，本發(fā)明上述和其它方面、特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的冷卻風(fēng)扇的控制電路的示意方框圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的冷卻風(fēng)扇的控制電路的電路結(jié)構(gòu)；圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的冷卻風(fēng)扇的運(yùn)行狀態(tài)的圖形；圖4示出了冷卻風(fēng)扇的傳統(tǒng)控制電路的電路結(jié)構(gòu)；和圖5是冷卻風(fēng)扇的傳統(tǒng)控制電路的運(yùn)行狀態(tài)的圖形。
在整個(gè)附圖中，相同的標(biāo)號應(yīng)該被理解為表示相同的部件、特征和結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
在本描述中舉例說明的事物被提供，以有助于對參照附圖所公開的本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例進(jìn)行全面地理解。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離所要求的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對在此描述的示例性實(shí)施例進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的各種改變和修改。為了清楚和簡明，省略了對公知的功能和結(jié)構(gòu)的描述。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的冷卻風(fēng)扇的控制電路的示意方框圖。
參照圖1，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的冷卻風(fēng)扇的控制電路1通過調(diào)整輸入電功率來控制冷卻風(fēng)扇10的運(yùn)行?？刂齐娐?包括溫度檢測器20，用于檢測溫度；比例電功率塊30，用于與由溫度檢測器20檢測的溫度變化成比例地施加控制功率；固定電功率塊40，用于當(dāng)由溫度檢測器20檢測的溫度低于預(yù)定水平時(shí)以固定的電平施加控制功率；和功率控制器50，用于基于輸入功率，通過從比例電功率塊30和固定電功率塊40施加的控制功率來控制用于驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇10的功率。用于驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇10的驅(qū)動(dòng)電機(jī)沒有被顯示。
參照圖2，固定電功率塊40設(shè)置在比例電功率塊30和冷卻風(fēng)扇10之間。固定電功率塊40可包括第一比較器COM 1，第一比較器COM 1用于基于預(yù)定的偏移輸入電壓將固定電平的控制功率施加給功率控制器50。即，固定電功率塊40通過提供來自功率控制器50的預(yù)定驅(qū)動(dòng)功率使冷卻風(fēng)扇10以預(yù)定的固定轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)，而不考慮由溫度檢測器20檢測的溫度變化。
如果由溫度檢測器20檢測的溫度高于預(yù)定溫度，那么比例電功率塊30將與溫度變化成比例的控制功率提供給功率控制器50。在檢測的溫度達(dá)到第一水平T1的溫度部分A(圖3)中，由功率控制器50通過從固定電功率塊40提供的控制功率而提供的第一驅(qū)動(dòng)功率均勻地保持在低電壓電平，并且冷卻風(fēng)扇10在低噪聲模式下運(yùn)行。
在檢測的溫度高于第一水平T1并成比例地增加的溫度部分B(圖3)中，由功率控制器50通過從比例電功率塊30提供的控制功率而提供的第二驅(qū)動(dòng)功率相對于溫度變化而按比例地增加，并且冷卻風(fēng)扇10的旋轉(zhuǎn)按比例地增加。因此，冷卻風(fēng)扇10的旋轉(zhuǎn)不根據(jù)溫度變化而急劇地改變，由此降低由于旋轉(zhuǎn)速度的突然增加而導(dǎo)致的噪聲。
參照圖3所示的圖形，如果檢測的溫度上升到高于溫度部分B的水平的水平，那么冷卻風(fēng)扇10的旋轉(zhuǎn)被均勻地保持。在該溫度水平，冷卻風(fēng)扇10根據(jù)由該示例性實(shí)施例描述的裝置的設(shè)計(jì)值以最高驅(qū)動(dòng)功率運(yùn)行。
將參照圖2來描述根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的冷卻風(fēng)扇的控制電路1的每個(gè)部件。
溫度檢測器20包括熱敏電阻器TH，連接到輸入電源+Vcc，用于檢測溫度變化；和補(bǔ)償電阻器R1，其第一端與熱敏電阻器TH串聯(lián)，第二端接地。電阻器R1根據(jù)溫度變化而提供補(bǔ)償電壓。熱敏電阻器TH可被設(shè)置為包括負(fù)溫度系數(shù)(NTC)的熱敏電阻器，其中檢測的溫度和電阻值成反比。當(dāng)從熱敏電阻器TH檢測的溫度上升時(shí)，熱敏電阻器TH的電阻值下降，由此增加分配給補(bǔ)償電阻器R1的補(bǔ)償電壓。
比例電功率塊30被設(shè)置在輸入電源+Vcc和功率控制器50之間，并且從溫度檢測器20接收補(bǔ)償電壓。即，比例電功率塊30包括彼此串聯(lián)以提供標(biāo)準(zhǔn)電壓的一對電壓劃分電阻器R2和R3。電阻器R2和R3被設(shè)置為與溫度檢測器20的熱敏電阻器TH和補(bǔ)償電阻器R1并聯(lián)。比例電功率塊30還包括第二比較器COM 2，其反相端連接到熱敏電阻器TH和補(bǔ)償電阻器R1之間的節(jié)點(diǎn)。第二比較器COM 2的同相端連接到該對電壓劃分電阻器R2和R3之間的節(jié)點(diǎn)。在第二比較器COM 2的施加有標(biāo)準(zhǔn)電壓的同相端和開關(guān)元件TR(隨后將描述)的輸出端之間與電壓劃分電阻器R3并聯(lián)有返回電阻器R5。
第二比較器COM 2根據(jù)由溫度檢測器20檢測的溫度變化和由電壓劃分電阻器R2和R3提供的標(biāo)準(zhǔn)電壓而被提供補(bǔ)償電壓。第二比較器COM 2將與根據(jù)補(bǔ)償電壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓的比較的差電壓成比例的控制功率提供給功率控制器50。另外，在提供給反相端的檢測的電壓達(dá)到預(yù)定電平之后，第二比較器COM 2操作。即，在由熱敏電阻器TH檢測的溫度達(dá)到預(yù)定的第一水平T1之后，第二比較器COM 2輸出隨溫度變化增加/降低而連續(xù)增加/降低的控制功率。
固定電功率塊40中的第一比較器COM 1的輸出連接到開關(guān)元件TR (隨后將描述)的控制端。第一比較器COM 1的輸入部分的同相端連接到提供標(biāo)準(zhǔn)電壓的一對分配電阻器R7和R8之間的節(jié)點(diǎn)。此外，預(yù)定的偏移輸入電壓+Vs通過偏移電阻器R6施加到第一比較器COM 1的反相端。電容器C4用于抑制噪聲，齊納二極管D1用于防止過量的電壓回流。C4和D1連接到第一比較器COM 1的反相端并接地。
因此，當(dāng)由冷卻風(fēng)扇的控制電路1的溫度檢測器20檢測的溫度處于水平A時(shí)，比例電功率塊30不操作。當(dāng)溫度處于水平A時(shí)，固定電功率塊40將設(shè)置在功率控制器50中的開關(guān)元件TR的基極電流保持在由提供給第一比較器COM 1的偏移輸入電壓+Vs確定的恒定值。因此，通過開關(guān)元件TR提供給冷卻風(fēng)扇10的驅(qū)動(dòng)功率保持在恒定電壓電平，并且風(fēng)扇以恒定的速度旋轉(zhuǎn)。在該操作模式下，施加給冷卻風(fēng)扇10的驅(qū)動(dòng)功率的電壓電平與分配給連接到第一比較器COM 1的同相端的分配電阻器R7和R8的串聯(lián)組合電阻器的分配電壓相等。
提供給第一比較器COM 1的偏移輸入電壓+Vs可被設(shè)置在等于或低于經(jīng)電壓劃分電阻器R3提供給第二比較器COM 2的同相端的標(biāo)準(zhǔn)電壓的電壓電平?；蛘撸峁┙o第一比較器COM 1的偏移輸入電壓+Vs可被設(shè)置為高于經(jīng)電壓劃分電阻器R3提供給第二比較器COM 2的同相端的標(biāo)準(zhǔn)電壓。
根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的冷卻風(fēng)扇的控制電路1的功率控制器50包括連接在輸入電源+Vcc和冷卻風(fēng)扇10的第一輸入端之間的開關(guān)元件TR。限流電阻器R4限制基極電流并連接到功率控制器50的開關(guān)元件TR的控制端。
開關(guān)元件TR提供發(fā)射極端口，作為輸入端，連接到輸入電源+Vcc；集電極端口，作為輸出端，連接到冷卻風(fēng)扇10；和基極端口，作為控制端，連接到固定電功率塊40的第一比較器COM 1的輸出端和比例電功率塊30的第二比較器COM 2的輸出端。
當(dāng)在圖2中顯示為PNP型的開關(guān)元件TR的控制端控制基極電流的變化時(shí)，來自作為輸出端的集電極端口的輸出電壓通過作為輸入端的發(fā)射極端口提供的輸入電壓而按比例地增加，并且被提供作為冷卻風(fēng)扇10的驅(qū)動(dòng)功率。
功率控制器50響應(yīng)于從固定電功率塊40提供的控制功率將驅(qū)動(dòng)功率以預(yù)定電平提供給冷卻風(fēng)扇10，直到達(dá)到預(yù)定的第一溫度水平T1。當(dāng)由溫度檢測器20的熱敏電阻器TH檢測的溫度達(dá)到從第一溫度水平T1增加的第二溫度水平T2時(shí)，與溫度變化增加或降低成比例地將來自比例電功率塊30的驅(qū)動(dòng)功率提供給冷卻風(fēng)扇。
在上述示例性實(shí)施例中，功率控制器50的開關(guān)元件TR被設(shè)置為PNP型?；蛘?，開關(guān)元件TR被設(shè)置為NPN型。另外，第一比較器COM 1和第二比較器COM 2的輸入端的極性可被不同地設(shè)置。
比較器COM 1和COM 2每個(gè)可通過使用運(yùn)算(OP)放大器、339四重比較器(Quad Comparator)或本領(lǐng)域公知的任何比較器來實(shí)現(xiàn)。
雖然本發(fā)明是參照其特定示例性實(shí)施例被具體顯示和描述的，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種冷卻風(fēng)扇的控制電路，包括溫度檢測器，用于檢測溫度變化；功率控制器，用于控制提供給冷卻風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)功率；比例電功率塊，用于與溫度變化成比例地將控制功率提供給功率控制器；和固定電功率塊，用于當(dāng)檢測的溫度低于預(yù)定溫度水平時(shí)，將控制功率以固定的電平提供給功率控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中，當(dāng)檢測的溫度高于所述預(yù)定溫度水平時(shí)，比例電功率塊提供控制功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中，固定電功率塊被設(shè)置在比例電功率塊和冷卻風(fēng)扇之間，所述固定電功率塊包括用于基于預(yù)定的偏移輸入電壓將固定電平的功率提供給功率控制器的第一比較器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制電路，其中，溫度檢測器包括熱敏電阻器，連接到輸入電源，用于檢測溫度變化；和補(bǔ)償電阻器，與熱敏電阻器串聯(lián)，用于根據(jù)溫度變化來提供補(bǔ)償電壓，其中，比例電功率塊被設(shè)置在輸入電源和功率控制器之間的旁路上，并且包括一對電壓劃分電阻器，與溫度檢測器并聯(lián)，用于提供預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓；和第二比較器，用于將根據(jù)溫度檢測器的溫度變化的補(bǔ)償電壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓相比較，并且將與根據(jù)從該比較所得出的差的差電壓成比例的控制功率提供給功率控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制電路，其中，標(biāo)準(zhǔn)電壓被設(shè)置在高于偏移輸入電壓的電平。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中，功率控制器包括開關(guān)元件，所述開關(guān)元件具有輸入端，連接到輸入電源；輸出端，用于將功率提供給冷卻風(fēng)扇；和控制端，用于接收控制功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制電路，其中，功率控制器包括開關(guān)元件，所述開關(guān)元件具有輸入端，連接到輸入電源；輸出端，用于將功率提供給冷卻風(fēng)扇；和控制端，用于接收控制功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制電路，其中，功率控制器包括開關(guān)元件，所述開關(guān)元件具有輸入端，連接到輸入電源；輸出端，用于將功率提供給冷卻風(fēng)扇；和控制端，用于接收控制功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制電路，其中，功率控制器包括開關(guān)元件，所述開關(guān)元件具有輸入端，連接到輸入電源；輸出端，用于將功率提供給冷卻風(fēng)扇；和控制端，用于接收控制功率。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制電路，其中，功率控制器包括開關(guān)元件，所述開關(guān)元件具有輸入端，連接到輸入電源；輸出端，用于將功率提供給冷卻風(fēng)扇；和控制端，用于接收控制功率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種冷卻風(fēng)扇的控制電路，該控制電路包括溫度檢測器，用于檢測溫度變化；功率控制器，用于控制提供給冷卻風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)功率；比例電功率塊，用于與溫度變化成比例地將控制功率提供給功率控制器；和固定電功率塊，用于當(dāng)檢測的溫度低于預(yù)定溫度時(shí)，將控制功率以固定的電平提供給功率控制器。本發(fā)明的一方面在于提供一種冷卻風(fēng)扇的控制電路，該控制電路檢測溫度變化，以較小的噪聲操作，并且與溫度變化成比例地控制冷卻風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度，由此降低當(dāng)冷卻風(fēng)扇運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲。
文檔編號H02P7/285GK1779588SQ20051012601
公開日2006年5月31日 申請日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月25日
發(fā)明者李炳沺 申請人:三星電子株式會(huì)社