專利名稱：風扇控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種風扇控制電路，且特別是有關(guān)于一種適用于服務(wù)器的風扇控
制電路。
背景技術(shù)：
服務(wù)系統(tǒng)上通常會具有多組風扇來進行散熱，就目前的計算機系統(tǒng)而言，風扇控制主要是透過主板(Mother Board)上的一嵌入式控制器(EmbeddedController，簡稱EC)來進行超溫保護。此嵌入式控制器會檢測計算機系統(tǒng)的溫度，并據(jù)以調(diào)整脈寬調(diào)制(pulsewidth modulation,簡稱P麗)信號的工作頻率來控制計算機系統(tǒng)的系統(tǒng)風扇的轉(zhuǎn)速，達到調(diào)節(jié)溫度的效果。 服務(wù)系統(tǒng)中會具有多組的熱傳感器以決定不同位置的風扇轉(zhuǎn)速，舉例而言，若二片服務(wù)器的主板共享一風扇板(fan board)，服務(wù)器主板會分別提供不同的脈寬調(diào)制信號至風扇板，在傳統(tǒng)技術(shù)中會透過微控制芯片(micro-controller)來整合前述的不同脈寬調(diào)制信號，利用工作頻率最高的脈寬調(diào)制信號來驅(qū)動風扇板。 但是微控制芯片的價格昂貴且其使用的電壓與風扇不同，需要另外提供電壓源給微控制芯片使用，這不僅增加設(shè)計復(fù)雜度，同時也增加了設(shè)計成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種風扇控制電路，透過積分電路將脈寬調(diào)制信號轉(zhuǎn)換為電壓，然后進行比較以輸出工作頻率較大的脈寬調(diào)制信號來驅(qū)動多組風扇，由于其風扇控制電路可直接由離散組件(discrete component)來組成，并且可與風扇使用相同的電壓源，因此可降低設(shè)計成本與復(fù)雜度。 承上述，本發(fā)明提供一種風扇控制電路，用以控制一風扇的轉(zhuǎn)速，上述風扇控制電
路包括一積分單元、一運算放大器以及一輸出單元。其中，積分單元接收第一脈寬調(diào)制信號
與第二脈寬調(diào)制信號，并輸出對應(yīng)于第一脈寬調(diào)制信號的工作頻率的第一電壓與對應(yīng)于第
二脈寬調(diào)制信號的工作頻率的第二電壓。運算放大器耦接于積分單元的輸出，用以比較第
一電壓與第二電壓。輸出單元耦接于運算放大器的輸出、第一脈寬調(diào)制信號與第二脈寬調(diào)
制信號，并根據(jù)運算放大器的輸出，輸出具有較高工作頻率的信號的脈寬調(diào)制信號。 在本發(fā)明一實施例中，積分單元包括一第一積分電路與一第二積分電路，其中第
一積分電路用以接收第一脈寬調(diào)制信號并輸出第一電壓至運算放大器的負輸入端，而第二
積分電路用以接收第二脈寬調(diào)制信號并輸出第二電壓至運算放大器的正輸入端，其中第一
電路與第二電路可以采用相同的電路結(jié)構(gòu)。 在本發(fā)明 一 實施例中，上述第 一 積分電路或第二積分電路包括一 NM0S晶體管(n-channel金氧半導(dǎo)場效體管(Metal Oxide Semiconductor FieldEffectTransistor，簡稱MOSFET))、電容與數(shù)個電阻，其中NM0S晶體管的漏極(drain)耦接于第一電阻，NM0S晶體管的源極(source)耦接于接地端，且NM0S晶體管的柵極耦接于第
4CN 101737347 A 二電阻，上述第二電阻的另一端耦接于第一脈寬調(diào)制信號。第三電阻與一電容串聯(lián)耦接于 電壓源與接地端之間，且第一電阻的另一端耦接于第三電阻與電容的共享接點，其中，第三 電阻與電容的共享接點輸出對應(yīng)于第一脈寬調(diào)制信號的第一電壓。 在本發(fā)明一實施例中，上述輸出單元包括運算放大器、兩個PMOS晶體管 (p-cha皿el MOSFET)與兩個電阻，其中運算放大器的負輸入端耦接一第一電阻，第一電阻 的另一端耦接于前一級運算放大器的輸出。第二電阻耦接于運算放大器的輸出端與負輸入 端之間，第一PMOS晶體管的漏極耦接于第一脈寬調(diào)制信號，第一PMOS晶體管的源極耦接于 輸出單元的輸出端，且第一P型晶體管的柵極耦接于第一運算放大器的輸出。第二PM0S晶 體管的漏極耦接于第二脈寬調(diào)制信號，第二PMOS晶體管的源極耦接于輸出單元的輸出端， 且第二P型晶體管的柵極耦接于運算放大器的輸出。其中，輸出單元中的運算放大器的正 輸入端耦接于接地端。值得注意的是，輸出單元也可以改變接收第一脈寬調(diào)制信號與第二 脈寬調(diào)制信號的端點以對應(yīng)輸出不同的信號。 在本發(fā)明一實施例中，其中上述第一積分電路或第二積分電路可以由另一種電路 架構(gòu)來實現(xiàn)，其包括一 NM0S晶體管、PNP晶體管與電阻、電容。NM0S晶體管的漏極耦接于一 第一電阻，NM0S晶體管的源極耦接于一接地端，且NMOS晶體管的柵極耦接于一第二電阻， 第二電阻的另一端耦接于第一脈寬調(diào)制信號。PNP晶體管(PNP雙極性接面晶體管(Bipolar Junction Transistor,簡稱BJT))的發(fā)射極(emitter)耦接于電壓源，而PNP晶體管的集電 極(collector)耦接于第三電阻，且PNP晶體管的基極(base)耦接于第一電阻的另一端。 第四電阻與一電容并聯(lián)耦接于第三電阻的另一端與接地端之間，且第三電阻與第四電阻的 共享接點輸出對應(yīng)于脈寬調(diào)制信號的電壓。 基于上述，本發(fā)明利用離散組件所組成的電路來取代價格昂貴的微控制芯片，可 依照P麗信號的工作頻率來選擇相對頻率較高的P麗信號以驅(qū)動服務(wù)器主板共享的風扇。 此外，本發(fā)明的風扇控制電路可與風扇使用相同的工作電壓，藉此簡化電路設(shè)計復(fù)雜度與 設(shè)計成本。 為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳 細說明如下。


圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的風扇控制電路圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的風扇控制電路圖。
具體實施方式

第一實施例 請參照圖l，圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的風扇控制電路圖，風扇控制電路100 主要包括積分單元110、運算放大器120以及輸出單元130三個部分，積分單元110主要是 將兩個脈寬調(diào)制信號P麗1、P麗2轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷篜V1、PV2以進行比對。運算放大器120耦 接于積分單元110與輸出單元130之間，用以比較直流電壓PV1、 PV2以確定脈寬調(diào)制信號 P麗l、 P麗2何者的工作頻率較高。輸出單元130根據(jù)運算放大器120所輸出的比較結(jié)果， 輸出脈寬調(diào)制信號P麗1、P麗2其中之一以驅(qū)動對應(yīng)的風扇板。本發(fā)明可依照設(shè)計者需求輸
5出工作頻率較高或較低的脈寬調(diào)制信號，本實施例則以輸出工作頻率較高的脈寬調(diào)制信號來進行說明。 積分單元110中包括兩個積分電路112、114，其電路結(jié)構(gòu)相同。以積分電路112為例，積分電路112包括NM0S晶體管N10、電阻R11、R12、R13以及電容C10，其中NMOS晶體管N10的漏極耦接于電阻R11，NM0S晶體管N10的源極耦接于接地端GND，且NMOS晶體管N10的柵極耦接于電阻R12，而電阻R12的另一端則耦接于脈寬調(diào)制信號P麗1。電容CIO與電阻R13串聯(lián)耦接于電壓源VDD與接地端GND之間，電容C10耦接于接地端GND，電阻R13耦接于電壓源VDD，且電容C10與電阻R13的共享接點耦接于電阻Rll的另一端，并用以輸出直流電壓PV1至運算放大器120的負輸入端。積分電路114與積分電路112的電路結(jié)構(gòu)相同，用來將脈寬調(diào)制信號P麗2轉(zhuǎn)換為直流電壓PV2，并輸出至運算放大器120的正輸入端。
輸出單元130包括運算放大器132、電阻R14、 R15、 PMOS晶體管P12、 P14，其中電阻R14耦接于運算放大器132的負輸入端與運算放大器120的輸出端之間，電阻R15耦接于運算放大器132的負輸入端與其輸出端之間。PMOS晶體管P12的漏極耦接于脈寬調(diào)制信號P麗l， PMOS晶體管P12的源極耦接于輸出單元130的輸出端0UT，且PM0S晶體管P12的柵極耦接于運算放大器120的輸出。PM0S晶體管P14的漏極耦接于脈寬調(diào)制信號P麗2，PM0S晶體管P14的源極耦接于輸出單元130的輸出端0UT，且PM0S晶體管P14的柵極耦接于運算放大器132的輸出。運算放大器132的正輸入端耦接于接地端GND。
由于NM0S晶體管N10的導(dǎo)通時間與脈寬調(diào)制信號P麗l的工作頻率成正比，因此電容C10兩端的電壓差(即直流電壓PV1)會隨著脈寬調(diào)制信號P麗1的工作頻率升高而上升。同理，直流電壓PV2也會隨著脈寬調(diào)制信號P麗2的工作頻率升高而上升。當直流電壓PV1大于直流電壓PV2時(表示脈寬調(diào)制信號P麗l的工作頻率大于脈寬調(diào)制信號P麗2的工作頻率)，運算放大器120的輸出為低電位(接地電平)，因此PM0S晶體管P12會導(dǎo)通以輸出脈寬調(diào)制信號P麗l。當直流電壓PV1小于直流電壓PV2時(表示脈寬調(diào)制信號P麗l的工作頻率小于脈寬調(diào)制信號p麗2的工作頻率)，運算放大器120的輸出為高電位，因此PM0S晶體管P14會導(dǎo)通以輸出脈寬調(diào)制信號P麗2。 換言之，通過本實施例的風扇控制電路100，可以選擇性輸出工作頻率較大的脈寬調(diào)制信號(P麗1或P麗2)至風扇，以相對轉(zhuǎn)速較大的脈寬調(diào)制信號來驅(qū)動風扇。風扇控制電路100可以取代傳統(tǒng)技術(shù)中的微控制器，用來決定所要輸出的脈寬調(diào)制信號為何。此外，值得注意的是，風扇控制電路100中所使用的電壓源VDD例如是12伏特(voltage)，其與一般服務(wù)器中的風扇所使用的電壓相等，因此風扇控制電路100的電源不需另外設(shè)計，可降低設(shè)計的復(fù)雜度與成本支出。
第二實施例 為增強積分單元110的電壓轉(zhuǎn)換特性，積分單元110中的積分電路H2、114可利用不同的積分電路來達成。請參照圖2，圖2為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的風扇控制電路圖。風扇控制電路200與風扇控制電路100的主要差異在于積分單元210，積分單元210同樣由兩個電路結(jié)構(gòu)相同的積分電路212、214所組成。積分電路212耦接于運算放大器120的負輸入端與脈寬調(diào)制信號P麗1之間，用以將脈寬調(diào)制信號P麗1轉(zhuǎn)換為直流電壓PV1 ;積分電路214耦接于運算放大器120的正輸入端與脈寬調(diào)制信號P麗2之間，用以將脈寬調(diào)制信號P麗2轉(zhuǎn)換為直流電壓PV2。
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積分電路212包括NM0S晶體管N20、 PNP晶體管B20、電阻R21、 R22、 R23、 R24以 及電容C20，其中NMOS晶體管N20的漏極耦接于電阻R21， NMOS晶體管N20的源極耦接于 與接地端GND，且NMOS晶體管N20的柵極耦接于電阻R22，電阻R22的另一端耦接于脈寬調(diào) 制信號P麗l。 PNP晶體管B2的發(fā)射極耦接于電壓源VDD，PNP晶體管B2的集電極耦接于電 阻R23，且PNP晶體管B20的基極耦接于電阻R21的另一端。電阻R24與電容C20并聯(lián)耦接 于電阻R23的另一端與接地端GND之間，且電阻R23與電阻R24的共享接點輸出直流電壓 PV1。積分電路214的電路結(jié)構(gòu)與積分電路212相同，請參照圖2所示，在此不再贅述。值 得注意的是，本實施例中之積分電路214與積分電路212雖然電路結(jié)構(gòu)相同，但若使用者有 特殊設(shè)計考量，也可以采用不同的電路結(jié)構(gòu)，本實施例并不受限。 在本實施例中，由于NMOS晶體管N20導(dǎo)通時，其電容C20才會進行充電，因此直流 電壓PV1、PV2會隨著脈寬調(diào)制信號P麗1、P麗2的工作頻率上升而上升。風扇控制電路200 會輸出工作頻率較高的脈寬調(diào)制信號來驅(qū)動后端的風扇。若使用者需要輸出工作頻率較低 的脈寬調(diào)制信號，只要對應(yīng)將接收脈寬調(diào)制信號的端點調(diào)換即可。 上述實施例中所述的晶體管(包括NM0S、PM0S、BJT)主要是作為開關(guān)使用，因此本 發(fā)明并不限定于圖1與圖2的電路架構(gòu)或其使用的組件。同理，積分電路主要是將脈寬調(diào) 制信號轉(zhuǎn)換為直流電壓以進行比對，輸出單元主要是根據(jù)比較結(jié)果來選擇所欲輸出的脈寬 調(diào)制信號，本技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者在經(jīng)由本發(fā)明的揭露后應(yīng)可輕易推知其余可行的實 施電路，在此不加贅述。 綜上所述，本發(fā)明以離散電路來取代傳統(tǒng)的微控制器，讓風扇控制電路與后端的 風扇可以使用相同的電壓源，不僅降低電路的設(shè)計成本，同時也降低風扇控制電路的設(shè)計
復(fù)雜度。 雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域 中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明 的保護范圍當以權(quán)利要求所界定的為準。
權(quán)利要求
一種風扇控制電路，用以控制一風扇的轉(zhuǎn)速，該風扇控制電路包括一積分單元，接收一第一脈寬調(diào)制信號與一第二脈寬調(diào)制信號，并輸出對應(yīng)于該第一脈寬調(diào)制信號的工作頻率的一第一電壓與對應(yīng)于該第二脈寬調(diào)制信號的工作頻率的一第二電壓；一第一運算放大器，耦接于該積分單元的輸出，用以比較該第一電壓與該第二電壓；以及一輸出單元，耦接于該第一運算放大器的輸出、該第一脈寬調(diào)制信號與該第二脈寬調(diào)制信號，并根據(jù)該第一運算放大器的輸出，輸出該第一脈寬調(diào)制信號與該第二脈寬調(diào)制信號其中之一以控制該風扇。
2. 如權(quán)利要求1所述的風扇控制電路，其特征在于，該積分單元包括 一第一積分電路，用以接收該第一脈寬調(diào)制信號并輸出該第一電壓至該第一運算放大器的一負輸入端；以及一第二積分電路，用以接收該第二脈寬調(diào)制信號并輸出該第二電壓至該第一運算放大 器的一正輸入端。
3. 如權(quán)利要求2所述的風扇控制電路，其特征在于，該第一積分電路包括一 NMOS晶體管，該NMOS晶體管的漏極耦接于一第一電阻，該NMOS晶體管的源極耦接 于一接地端，且該NMOS晶體管的柵極耦接于一第二電阻，該第二電阻的另一端耦接于該第 一脈寬調(diào)制信號；以及一第三電阻，與一電容串聯(lián)，該第三電阻耦接于一電壓源，該電容耦接于該接地端，且 該第一電阻的另一端耦接于該第三電阻與該電容的一共享接點；其中，該第三電阻與該電容的該共享接點輸出該第一電壓。
4. 如權(quán)利要求2所述的風扇控制電路，其特征在于，該第二積分電路包括一NM0S晶體管，該NM0S晶體管的漏極耦接于一第一電阻，該NMOS晶體管的源極耦接 于一接地端，且該NMOS晶體管的柵極耦接于一第二電阻，該第二電阻的另一端耦接于該第 二脈寬調(diào)制信號；以及一第三電阻，與一電容串聯(lián)，該第三電阻耦接于一電壓源，該電容耦接于該接地端，且 該第一電阻的另一端耦接于該第三電阻與該電容的一共享接點；其中，該第三電阻與該電容的該共享接點輸出該第二電壓。
5. 如權(quán)利要求1所述的風扇控制電路，其特征在于，該輸出單元包括 一第二運算放大器，該第二運算放大器的一負輸入端耦接一第一電阻，該第一電阻的另一端耦接于該第一運算放大器的輸出；一第二電阻，耦接于該第二運算放大器的一輸出端與該負輸入端之間；一第一PM0S晶體管，該第一PMOS晶體管的漏極耦接于該第一脈寬調(diào)制信號，該第一 PMOS晶體管的源極耦接于該輸出單元的輸出端，且該第一 P型晶體管的柵極耦接于該第一 運算放大器的輸出；以及一第二PM0S晶體管，該第二PMOS晶體管的漏極耦接于該第二脈寬調(diào)制信號，該第二 PMOS晶體管的源極耦接于該輸出單元的輸出端，且該第二 P型晶體管的柵極耦接于該第二 運算放大器的輸出；其中，該第二運算放大器的一正輸入端耦接于一接地端。
6. 如權(quán)利要求2所述的風扇控制電路，其特征在于，該第一積分電路包括一 NMOS晶體管，該NMOS晶體管的漏極耦接于一第一電阻，該NMOS晶體管的源極耦接 于一接地端，且該NMOS晶體管的柵極耦接于一第二電阻，該第二電阻的另一端耦接于該第 一脈寬調(diào)制信號；一 PNP晶體管，該PNP晶體管的發(fā)射極耦接于一電壓源，該PNP晶體管的集電極耦接于 一第三電阻，且該PNP晶體管的基極耦接于該第一電阻的另一端；以及一第四電阻，與一電容并聯(lián)耦接于該第三電阻的另一端與該接地端之間，且該第三電 阻與該第四電阻的一共享接點輸出該第一電壓。
7. 如權(quán)利要求2所述的風扇控制電路，其特征在于，該第二積分電路包括一NMOS晶體管，該NMOS晶體管的漏極耦接于一第一電阻，該NMOS晶體管的源極耦接 于一接地端，且該NMOS晶體管的柵極耦接于一第二電阻，該第二電阻的另一端耦接于該第 二脈寬調(diào)制信號；一 PNP晶體管，該PNP晶體管的發(fā)射極耦接于一電壓源，該PNP晶體管的集電極耦接于 一第三電阻，且該PNP晶體管的基極耦接于該第一電阻的另一端；以及一第四電阻，與一電容并聯(lián)耦接于該第三電阻的另一端與該接地端之間，且該第三電 阻與該第四電阻的一共享接點輸出該第二電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風扇控制電路，包括積分單元、運算放大器與輸出單元，其中積分單元將脈寬調(diào)制信號轉(zhuǎn)換為電壓，輸出單元根據(jù)上述電壓的比較結(jié)果輸出工作頻率較高的脈寬調(diào)制信號。由于本發(fā)明的風扇控制電路可直接由離散組件來組成，并且可與風扇使用相同的電壓源，因此可降低設(shè)計成本與復(fù)雜度。
文檔編號H03K19/0175GK101737347SQ20081017837
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日
發(fā)明者柯廷錚, 黃柏學(xué) 申請人:英業(yè)達股份有限公司