风扇控制装置及其方法

xiaoxiao2020-7-22  2

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风扇控制装置及其方法
【专利摘要】一种风扇控制装置及其方法。风扇控制装置包括减法器、决定单元及调整单元。减法器计算目前转速与目标转速的转速差值。决定单元根据转速差值决定调整因子。调整单元根据调整因子将风扇的转速控制信号由第一控制信号改变为第二控制信号。
【专利说明】风扇控制装置及其方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电子装置,且特别涉及一种风扇控制装置及其方法。

【背景技术】
[0002] 请参照图1,图1绘示为传统风扇转速控制的运转控制信号与系统温度的关系曲 线图。传统风扇转速控制是依系统温度来决定输出不同电平/强度的运转控制信号,以 达到不同的转速。依风扇的型式不同,此控制信号可区为DAC(Digital to Analog)或是 PWM(Pulse Width Modulation)等型式。传统上风扇转换阶往往是采用阶梯式(Stepping) 来做为需要的不同转速调整。微处理器可以通过内部的DAC/PWM来直接输出运转控制信号 驱动风扇。
[0003] 然而,随着笔记型电脑或平板电脑的设计越来越轻薄,各部件的配置因空间有限 而需紧密相邻。如果风扇与麦克风元件靠的太近时,就容易使麦克风录到风扇在切换转速 时所产生的噪音。这是因为风扇是采用电能转机械力的元件,所以虽然微处理器输出信号 已达目标转速需求,但实际风扇的转速间的切换就会造成高斜率的加速度而产生较大的噪 音及震动。举例来说,在系统温度tl、系统温度t2、系统温度t3、系统温度t4及系统温度 t5时瞬间急遽改变,传统运转控制信号将造成风扇在风扇速度切换时产生噪音及震动。


【发明内容】

[0004] 本发明涉及一种风扇控制装置及其方法。
[0005] 根据本发明,提出一种风扇控制装置。风扇控制装置包括减法器、决定单元及调整 单元。减法器计算目前转速与目标转速的转速差值。决定单元根据转速差值决定调整因子。 调整单元根据调整因子将风扇的转速控制信号由第一控制信号改变为第二控制信号。
[0006] 根据本发明,提出一种风扇控制方法。风扇控制方法包括:计算目前转速与目标转 速的转速差值;根据转速差值决定调整因子;以及根据调整因子将风扇的转速控制信号由 第一控制信号改变为第二控制信号。
[0007] 为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解,下文特举优选实施例,并配合附 图,作详细说明如下:

【专利附图】

【附图说明】
[0008] 图1绘示为传统风扇转速控制的运转控制信号与系统温度的关系曲线图。
[0009] 图2绘示为依照第一实施例的一种风扇控制装置与风扇的示意图。
[0010] 图3绘示为依照第一实施例的一种风扇控制方法的流程图。
[0011] 图4绘示为第一种调整单元的示意图。
[0012] 图5绘示为第二种调整单元的示意图。
[0013] 图6绘示为第三种调整单元的示意图。
[0014] 图7绘示为依照第一实施例的一种运转控制信号与系统温度的关系曲线图。
[0015] 图8绘示为依照第二实施例的一种风扇控制装置与风扇的示意图。
[0016] 【符号说明】
[0017] 1 :风扇
[0018] 2:风扇控制装置
[0019] 21 :转速计算单元
[0020] 22 :减法器
[0021] 23:选择器
[0022] 24 :决定单元
[0023] 25、25 (1)、25 (2)、25 (3):调整单元
[0024] 251 :加法器
[0025] 252 :比较器
[0026] 253 :判断单元
[0027] 254 :输出单元
[0028] 301 ?305 :步骤
[0029] C (η):第一控制信号
[0030] C(n+1):第一调整信号
[0031] S1 :脉冲信号
[0032] TS :采样时间
[0033] TE :容许转速误差
[0034] tl?t5 :系统温度
[0035] VC :目前转速
[0036] VT:目标转速
[0037] Vmin :最小风扇控制信号
[0038] Vmax :第二调整信号
[0039] DV :转速差值
[0040] +P :正值
[0041] -P :负值
[0042] P(n):调整因子
[0043] SC :转速控制信号

【具体实施方式】
[0044] 第一实施例
[0045] 请参照表1、图2及图3,图2绘示为依照第一实施例的一种风扇控制装置与风扇 的示意图,图3绘示为依照第一实施例的一种风扇控制方法的流程图。风扇控制装置2适 用于笔记型电脑或平板电脑。风扇控制装置2用以控制风扇1,且风扇控制装置2例如为 嵌入式控制器(Embedded Controller,EC)。风扇控制装置2包括转速计算单元21、减法器 22、选择器23、决定单元24及调整单元25,且转速计算单元21、减法器22、选择器23、决定 单元24及调整单元25可由微处理器所实现。风扇控制方法能应用于风扇控制装置2,且包 括如下步骤:
[0046] 首先如步骤301所示,转速计算单元21根据采样时间TS及风扇1反馈的脉冲信 号S1计算目前转速VC。转速计算单元21根据采样时间TS及脉冲信号S1的脉冲数即能算 出风扇1的目前转速VC。接着如步骤302所示,减法器22计算目前转速VC与目标转速VT 的转速差值DV。转速差值DV等于目标转速VT减去目前转速VC。跟着如步骤303所示,选 择器23根据转速差值DV调整下一次的采样时间TS。由于采样时间改变,故其对应的固定 时间内的加速度也会改变,进而达到变加速度的效果。
[0047] 采样时间TS与转速差值DV成正比。当转速差值DV越大,选择器23所选出的采 样时间TS越大。相反地,当转速差值DV越小,选择器23所选出的采样时间TS越小。采样 时间TS与加速度成正比。当采样时间TS增加时,加速度随之增加。相反地,当采样时间TS 减少时,加速度随之减少。举例来说,当转速差值DV为±1000rpm,采样时间TS及加速度分 别为200ms及2x ;当转速差值DV为±500rpm,采样时间TS及加速度分别为100ms及lx ; 当转速差值DV为±100rpm,采样时间TS及加速度分别为50ms及jx。 2
[0048] 转速差值 采样时间 加速度容许误差 调整因子 (rpm)__(ms)___(rpm)__ ^ + 1000__200__2x__± 100__-1_ <-1000__200__2x__土 100__+1 ^ +500__100__lx__± 100__-1_ <-500__[00__lx__+ 100__+i ^ + 100 50 -χ ± 100 0 2 <-100 50 -X ± 100 0 __ 2 __
[0049] 表 1
[0050] 然后如步骤304所示,决定单元24根据转速差值DV决定调整因子Ρ (η)。当转速 差值DV等于容许转速误差ΤΕ,决定单元24决定调整因子为0。当转速差值DV大于容许转 速误差ΤΕ,决定单元24决定调整因子Ρ (η)为一正值+Ρ。当转速差值DV小于容许转速误差 ΤΕ,决定单元24决定调整因子为一负值-Ρ。举例来说,如果容许转速误差ΤΕ为±100rpm, 而转速差值DV大于等于lOOOrpm时,决定单元24决定调整因子P(n)为-1。如果容许转速 误差TE为± lOOrpm,而转速差值DV小于-lOOOrpm时,决定单元24决定调整因子Ρ (η)为 +1。如果容许转速误差ΤΕ为± lOOrprn,而转速差值DV大于等于lOOrprn时,决定单元24决 定调整因子P(n)为0。接着如步骤305所示,调整单元25根据调整因子Ρ (η)将风扇1的 转速控制信号SC由第一控制信号改变为第二控制信号。
[0051] 请同时参照图2及图4,图4绘示为第一种调整单元的示意图。前述调整单元25可 以有不同的实现方式。在图4绘示中,调整单元25以调整单元25(1)为例说明。调整单元 25 (1)包括加法器251。风扇1接收第一控制信号C(n)以达到目前转速VC。加法器251 将原先驱动风扇1的第一控制信号c (η)加上调整因子Ρ (η)以产生第一调整信号C(n+1), 并将第一调整信号C(n+1)做为驱动风扇1的第二控制信号。
[0052] 请同时参照图2、及图5,图5绘示为第二种调整单元的示意图。在图5绘示中,调 整单元25以调整单元25 (2)为例说明。调整单元25 (2)包括加法器251及比较器252。 当风扇1的转速控制信号SC为第一控制信号C (η)时,风扇1达到目前转速VC。加法器251 将原先驱动风扇1的第一控制信号C (η)加上调整因子Ρ (η)以产生第一调整信号C(n+1)。 比较器252选择第一调整信号C (n+1)与最小风扇控制信号Vmin之中最大者做为第二调整 信号Vmax,并将第二调整信号Vmax做为第二控制信号。需说明的是,并非所有的转速控制 信号SC都能使风扇1运转。最小风扇控制信号Vmin是指所有转速控制信号SC中能让风 扇1开始运转的最小转速控制信号。通过比较器252的选择,能加速脱离风扇1运转的死 带(Dead Zone)〇
[0053] 请同时参照图2、及图6,图6绘示为第三种调整单元的示意图。在图6绘示中,调 整单元25以调整单元25 (3)为例说明。调整单元25 (3)包括加法器251、比较器252、 判断单元253及输出单元254。风扇1接收第一控制信号C(n)以达到目前转速VC。加法 器251将原先驱动风扇1的第一控制信号C(n)加上调整因子P(n)以产生第一调整信号 C (n+1)。比较器252选择第一调整信号C (n+1)与最小风扇控制信号Vmin之中最大者做为 第二调整信号Vmax。判断单元253判断目标转速VT是否大于0。如果目标转速VT大于0, 输出单元254输出第二调整信号Vmax做为第二控制信号。如果目标转速等于0,则输出单 元254停止输出第二调整信号Vmax做为第二控制信号。
[0054] 请同时参照图1及图7,图7绘示为依照第一实施例的一种运转控制信号与系统温 度的关系曲线图。由前述图1可看出先前技术的阶梯式转速控制于瞬间以高加速度调整风 扇转速。相对地,由图7绘示可清楚地看出第一实施例通过增加不同阶段的缓合加速度段 来减少风扇因高加速度所造成的噪音与震动。举例来说,在系统温度tl、系统温度t2、系统 温度t3、系统温度t4及系统温度t5时,本实施例的运转控制信号不会瞬间急遽改变,进而 降低风扇在风扇速度切换时所产生的噪音及震动。
[0055] 第二实施例
[0056] 请参照表2及图8,图8绘示为依照第二实施例的一种风扇控制装置与风扇的示意 图。第二实施例与第一实施例主要不同之处在于第二实施例以转速计算单元81取代第一 实施例的转速计算单元21,并以选择器83取代选择器23。进一步来说,选择器83包括计数 器831及转换器832。计数器831计算风扇1反馈的脉冲信号S1中符合采样脉冲SP的脉 冲数。采样脉冲SP是指微处理器的高速采样脉冲,高速采样脉冲的采样频率例如为25MHz。 转换器832再将脉冲数转换为目前转速VC。
[0057] 选择器83根据转速差值DV修正下一次的调整因子P (n+1)。第二实施例能进一步 地根据转速差值DV来选择正值+P的大小或负值-的大小。举例来说,举例来说,如果转速 差值DV大于等于lOOOrpm时,选择器83选择下一次的调整因子P (n+1)为-2以进行较大 的调整。如果转速差值DV大于等于500rpm时,选择器83便选择下一次的调整因子P (n+1) 为-1以进行较小的调整。如果转速差值DV大于等于lOOrpm时,选择器83便选择下一次 的调整因子P(n+1)为0以停止调整。 转速差值 采样频率 容许误差 调整因子 (rpm)__(MHz)__(rpm)__ 迄 + 1000__25__± 100__-2 <-1000 25 ±100 +2
[0058] ---- ^ +500__25__+ 100__-1 <-500__25__± 100__+1 尝 + 100__25__±100__0 < -100__25__± 100__〇
[0059] 表 2
[0060] 综上所述,虽然本发明已以优选实施例公开如上,然其并非用以限定本发明。本领 域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰。因此,本发明的保 护范围当视所附权利要求书界定范围为准。
【权利要求】
1. 一种风扇控制方法,包括: 计算一目前转速与一目标转速的一转速差值; 根据该转速差值决定一调整因子;以及 根据该调整因子将该风扇的一转速控制信号由一第一控制信号改变为一第二控制信 号。
2. 如权利要求1所述的风扇控制方法,其中于决定该调整因子的该步骤中,当该转速 差值等于一容许转速误差,该调整因子为0。
3. 如权利要求1所述的风扇控制方法,其中于决定该调整因子的该步骤中,当该转速 差值大于一容许转速误差,该调整因子为一正值。
4. 如权利要求1所述的风扇控制方法,其中于决定该调整因子的该步骤中,当该转速 差值小于一容许转速误差,该调整因子为一负值。
5. 如权利要求1所述的风扇控制方法,其中该改变步骤包括: 将该第一控制信号加上该调整因子以产生一第一调整信号;以及 将该第一调整信号做为该第二控制信号。
6. 如权利要求1所述的风扇控制方法,其中该改变步骤包括: 将该第一控制信号加上该调整因子以产生一第一调整信号; 选择该第一调整信号与一最小风扇控制信号之中最大者做为一第二调整信号;以及 将该第二调整信号做为该第二控制信号。
7. 如权利要求1所述的风扇控制方法,其中该改变步骤包括: 将该第一控制信号加上该调整因子以产生一第一调整信号; 选择该第一调整信号与一最小风扇控制信号之中最大者做为一第二调整信号; 判断该目标转速是否大于〇 ;以及 如果该目标转速大于〇,输出该第二调整信号做为该第二控制信号。
8. 如权利要求7所述的风扇控制方法,其中该改变步骤包括: 如果该目标转速等于〇,停止输出该第二调整信号做为该第二控制信号。
9. 如权利要求1所述的风扇控制方法,还包括: 根据一采样时间及该风扇反馈的一脉冲信号计算该目前转速。
10. 如权利要求9所述的风扇控制方法,还包括: 根据该转速差值调整一采样时间。
11. 如权利要求1所述的风扇控制方法,还包括: 计数该风扇反馈的一脉冲信号中符合一采样脉冲的一脉冲数;以及 将该脉冲数转换为该目前转速。
12. 如权利要求11所述的风扇控制方法,还包括包括: 根据该转速差值修正该调整因子。
13. -种风扇控制装置,包括: 一减法器,用以计算一目前转速与一目标转速的一转速差值; 一决定单元,用以根据该转速差值决定一调整因子;以及 一调整单元,用以根据该调整因子将该风扇的一转速控制信号由一第一控制信号改变 为一第二控制信号。
14. 如权利要求13所述的风扇控制装置,其中当该转速差值等于一容许转速误差,该 决定单元决定该调整因子为0。
15. 如权利要求13所述的风扇控制装置,其中当该转速差值大于一容许转速误差,该 决定单元决定该调整因子为一正值。
16. 如权利要求13所述的风扇控制装置,其中当该转速差值小于一容许转速误差,该 决定单元决定该调整因子为一负值。
17. 如权利要求13所述的风扇控制装置,其中该调整单元包括: 一加法器,用以将该第一控制信号加上该调整因子以产生一第一调整信号,并将该第 一调整信号做为该第二控制信号。
18. 如权利要求13所述的风扇控制装置,其中该调整单元包括: 一加法器,用以将该第一控制信号加上该调整因子以产生一第一调整信号;以及 一比较器,用以选择该第一调整信号与一最小风扇控制信号之中最大者做为一第二调 整信号,并将该第二调整信号做为该第二控制信号。
19. 如权利要求13所述的风扇控制装置,其中该调整单元包括: 一加法器,用以将该第一控制信号加上该调整因子以产生一第一调整信号; 一比较器,用以选择该第一调整信号与一最小风扇控制信号之中最大者做为一第二调 整信号; 一判断单元,用以判断该目标转速是否大于0 ;以及 一输出单元,如果该目标转速大于0,输出该第二调整信号做为该第二控制信号。
20. 如权利要求19所述的风扇控制装置,其中若该目标转速等于0,该输出单元停止输 出该第二调整信号做为该第二控制信号。
21. 如权利要求13所述的风扇控制装置,还包括: 一转速计算单元,用以根据一采样时间及该风扇反馈的一脉冲信号计算该目前转速。
22. 如权利要求21所述的风扇控制装置,还包括: 一选择器,用以根据该转速差值调整一采样时间。
23. 如权利要求13所述的风扇控制装置,其中该转速计算单元包括: 一计数器,用以计算该风扇反馈的一脉冲信号中符合一采样脉冲的一脉冲数;以及 一转换器,用以将该脉冲数转换为该目前转速。
24. 如权利要求23所述的风扇控制装置,还包括: 一选择器,用以根据该转速差值修正该调整因子。
【文档编号】F04D27/00GK104121214SQ201310179547
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年5月15日 优先权日:2013年4月23日
【发明者】游春杰, 陈钰辉 申请人:广达电脑股份有限公司

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