CN102748311B - 风扇转速的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种风扇转速的控制方法，用以控制串联风扇组的运转。此控制方法包括以下步骤：取得一控制因子；判断控制因子是否小于一第一阈值；若控制因子小于第一阈值，则执行一第一控制步骤；若控制因子大于第一阈值，则判断控制因子是否大于一第二阈值；若控制因子大于第二阈值，则执行一第二控制步骤；以及，若控制因子小于第二阈值，则执行一第三控制步骤。

Description

风扇转速的控制方法

技术领域

本发明涉及一种风扇转速的控制方法，特别是涉及一种串联风扇组的风扇转速的控制方法。

背景技术

由于电子装置的数据处理量增加以及处理速度的提升，再辅以集成化工艺的普及，使得电子装置可容纳更多的电子元件，因而使电子装置的散热日益重要。目前主要的散热方式是利用风扇强制增加空气对流来抑制电子装置中温度的升高，以达到散热的效果。

现行风扇常用的控制方式，主要是利用限制风扇转速的方式，使风扇可以在固定电压或宽电压下，得到特性上的提升，以保护原始的控制电路不被烧毁。而在风扇串联时，置于后端的风扇(出风口端的风扇)的转速会因前端的风扇带动而提高转速。然而，采用限制风扇转速的控制方式，在风扇串联时，会使得置于后端的风扇(出风口端的风扇)转速受到限制，使串联的风扇整体特性变差，无法达到较佳的散热能力。目前，市面上串联的风扇有的会解除置于后端的风扇上限速的控制，然此法会增加混料或生产上的困难，再者，因为使用者可能因会不知分辨串联风扇的前后而将风扇装反，使其无法达到效果。

因此，如何提供一种风扇转速的控制方法，能够利用分段控制的方法，使风扇在不同操作区间或不同环境下，采取不同的控制方法，进而使串联风扇组发挥最大的效能，并且避免功率过高导致控制电路被烧毁，已成为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种能够依据控制因子，而可进行分段控制的风扇转速的控制方法。

本发明的另一目的为提供一种风扇转速的控制方法，避免功率过高导致控制电路被烧毁。

为达到上述目的，依据本发明的一种风扇转速的控制方法，用以控制串联风扇组的运转。控制方法包括以下步骤：取得一控制因子；判断控制因子是否小于一第一阈值；若控制因子小于第一阈值，则执行一第一控制步骤；若控制因子大于第一阈值，则判断控制因子是否大于一第二阈值；若控制因子大于第二阈值，则执行一第二控制步骤；以及，若控制因子小于第二阈值，则执行一第三控制步骤。

在本发明一较佳实施例中，串联风扇组具有一第一风扇及一第二风扇，且第一风扇及第二风扇于结构上串联连接。控制因子可为电压值、电流值或功率值。第一阈值及第二阈值可为电压值、电流值或功率值。第一阈值可为下限值，而第二阈值可为上限值。第一控制步骤为解除限制串联风扇组(第一风扇及第二风扇)的转速，第一控制步骤可通过叶形设计，以使串联连接的第一风扇及第二风扇的控制因子在小于第一阈值时解除限速。第二控制步骤为限制串联风扇组的功率。第三控制步骤为限制串联风扇组的转速。

在本发明一较佳实施例中，取得控制因子是藉由读取、量测或计算方式得到控制因子。其中，当控制因子为电压值或电流值时，控制因子可藉由读取或量测方式得到；当控制因子为功率值时，控制因子可藉由读取或量测电压值和/或电流值，再以计算电压值及电流值的乘积、或电压值与电阻值、或电流值与电阻值而得到。控制方法可以硬件或固件实现，其中硬件可以一逻辑电路实现。

承上所述，本发明的风扇转速的控制方法是藉由依据控制因子而进行分段控制，藉由取得控制因子并与预设的第一阈值(下限值)及第二阈值(上限值)比较，以决定执行第一控制步骤、第二控制步骤或第三控制步骤。若取得的控制因子小于第一阈值(小于下限值)，则执行第一控制步骤。若取得的控制因子大于第二阈值(大于上限值)，则执行第二控制步骤。若取得的控制因子大于第一阈值且小于第二阈值(介于下限值与上限值之间)，则执行第三控制步骤。风扇在不同操作区间或不同环境下，采取不同的控制方法，进而使串联风扇组达到较佳的效能，并且避免功率过高导致控制电路被烧毁。

附图说明

图1A为依据本发明较佳实施例的一种风扇转速控制模块的示意图。

图1B为本发明较佳实施例的一种风扇转速的控制方法的流程图。

图2A为本发明一较佳实施例中单一风扇于第三控制步骤时与原始单一风扇的风压-风量特性比较图。

图2B为本发明一较佳实施例中串联风扇组于第一控制步骤时与原始串联风扇组的风压-风量特性比较图。

图2C为本发明一较佳实施例中单一风扇于宽电压下，采取第二控制步骤时与原始单一风扇的风压-风量的特性与功率消耗比较图。

附图符号说明

1：控制模块             11：风扇控制单元

12：比较单元            13：讯号回授单元

14：驱动单元            2：串联风扇组

21：第一风扇            22：第二风扇

S10～S60：步骤

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的一种风扇转速的控制方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图1A，其为依据本发明较佳实施例的一种风扇转速控制模块的示意图。本发明的风扇转速的控制方法用以控制一串联风扇组2的运转；其中，串联风扇组2具有一第一风扇21及一第二风扇22，当然串联风扇组2还可具有二个以上的风扇，且风扇于结构上串联连接。

如图1A所示，控制模块1包括一风扇控制单元11、一比较单元12、一讯号回授单元13以及一驱动单元14。

风扇控制单元11分别与驱动单元14及比较单元12电性连接。此外，讯号回授单元13电性连接驱动单元14及比较单元12。驱动单元14由风扇控制单元11输出的讯号决定串联风扇组2的控制方法。

请同时参照图1A与图1B，图1B为本发明较佳实施例的一种风扇转速的控制方法的流程图，控制方法包括步骤S10至步骤S60。

首先，于步骤S10中，取得一控制因子，其中取得控制因子可藉由读取、量测或计算方式得到控制因子。在本实施例中，控制因子例如是电压值、电流值或功率值。控制因子可直接由讯号回授单元13中读取(或量测)电流值或电压值，或者是藉由读取的电流值和/或电压值计算出功率值。

接着，于步骤S20中，判断控制因子是否小于一第一阈值。在本实施例中，第一阈值例如是电压值、电流值或功率值，第一阈值根据不同风扇规格而预先设定于比较单元12中作为比较参考值(例如下限值)。此外，第一阈值是对应取得的控制因子而设定，举例来说，若于步骤S10中所取得的控制因子为电压值，则预先设定的第一阈值即为电压值，并经由比较单元12比较大小后，将比较结果输入风扇控制单元11。同理，若于步骤S10中所取得的控制因子为电流值，则预先设定的第一阈值即为电流值，依此类推，不于此赘述。

若于步骤S20中，判断结果为是，即控制因子小于第一阈值，则进行步骤S30，执行一第一控制步骤。在本实施例中，风扇控制单元11接收到比较单元12的讯号后，会将其对应的控制讯号输入驱动单元14，接着经由驱动单元14驱动串联风扇组2。于此，第一控制步骤为解除限制串联风扇组2的转速，亦即解除限制第一风扇21及第二风扇22的转速。第一控制步骤可通过叶形设计，以使串联连接的串联风扇组2(第一风扇21及第二风扇22)的控制因子在小于第一阈值时解除限速，进而提高串联风扇组2的特性。

然而，若于步骤S20中，判断结果为否，即控制因子大于第一阈值，则进行步骤S40，判断控制因子是否大于一第二阈值。在本实施例中，第二阈值可为电压值、电流值或功率值，第二阈值根据不同风扇规格而预先设定于比较单元12中作为比较参考值(例如上限值)。此外，第二阈值对应取得的控制因子而设定，举例来说，若于步骤S10中所取得的控制因子为电压值，则预先设定的第二阈值即为电压值，并经由比较单元12比较大小后，将比较结果输入风扇控制单元11。同理，若于步骤S10中所取得的控制因子为电流值，则预先设定的第二阈值即为电流值，依此类推，不于此赘述。

若于步骤S40中，判断结果为是，即控制因子大于第二阈值，则进行步骤S50，执行一第二控制步骤。在本实施例中，风扇控制单元11接收到比较单元12的讯号后，会将其对应的控制讯号输入驱动单元14，接着经由驱动单元14驱动串联风扇组2。于此，第二控制步骤为限制串联风扇组2的功率，亦即限制第一风扇21及第二风扇22的功率。值得注意的是，由于在宽电压下，电压提高会加速风扇的转速，而功率消耗也随之上升，因此，利用限制功率的控制方法，可使风扇功率消耗维持在一定限制，以保护电路板与使用的系统，同时避免过高的功率消耗造成系统或风扇的损坏。

然而，若于步骤S40中，判断结果为否，即控制因子小于第二阈值，则进行步骤S60，执行一第三控制步骤。在本实施例中，风扇控制单元11接收到比较单元12的讯号后，会将其对应的控制讯号输入驱动单元14，接着经由驱动单元14驱动串联风扇组2。于此，第三控制步骤为限制串联风扇组2的转速，亦即限制第一风扇21及第二风扇22的转速，用以限制第一风扇21及第二风扇22的最高转速，以使操作区明显优于原始一般电路设计。

值得注意的是，在本实施例中，控制方法是以硬件或固件实现，其中硬件可以一逻辑电路实现。举例来说，风扇控制单元11可为具有写有此控制方法的芯片，经由比较单元12比较的结果输入风扇控制单元11中，由风扇控制单元11控制串联风扇组2(第一风扇21及第二风扇22)执行对应的控制步骤，以达到分段控制的效果。

如前所述，在本发明一较佳实施例中，控制因子直接由讯号回授单元13中读取(或量测)电流值及电压值后，再计算出对应的功率值。并于比较单元12中，预设第一阈值与第二阈值，此时第一阈值与第二阈值皆为功率值。因此，当串联风扇组2启动时，风扇控制单元11会动态的依照控制因子的变化，输出讯号至驱动单元14，再由驱动单元14控制风扇串联组2以执行不同的控制步骤，以使串联风扇组2中的各个风扇皆达到较佳的效能。

请参照图2A所示，其为本发明一较佳实施例中单一风扇于第三控制步骤时与原始单一风扇的风压-风量特性比较图。由图可知，与原始单一风扇的特性相比，在操作区间内，经由限制第一风扇21及第二风扇22最高转速的设计，明显优于原始单一风扇的特性。

请参照图2B所示，其为本发明一较佳实施例中串联风扇组于第一控制步骤时与原始串联风扇组的风压-风量特性比较图。由图可知，与原始串联风扇组2的特性相比，在操作区间内，因通过叶形设计，使串联连接的第一风扇21及第二风扇22的控制因子在小于第一阈值时解除限速，进而提高串联风扇组2的特性。

请参照图2C所示，其为本发明一较佳实施例中单一风扇于宽电压下，采取第二控制步骤时与原始单一风扇的风压-风量的特性与功率消耗比较图。由图可知，与原始单一风扇的特性相比，在电压为48V与75V时，经由限制第一风扇21及第二风扇22的功率，明显优于原始单一风扇的特性。再者，以功率消耗来看，以电压为75V为例，原始的单一风扇的功率消耗的变动幅度可有20瓦特变动至45瓦特。然而，经由第二控制步骤所控制的单一风扇，其功率消耗的变动幅度只有20瓦特变动至30瓦特，表示执行第二控制步骤时，确实可以避免过高的功率消耗造成系统或风扇的损坏。

综上所述，本发明的风扇转速的控制方法藉由依据控制因子而进行分段控制，藉由取得控制因子并与预设的第一阈值(下限值)及第二阈值(上限值)比较，以决定执行第一控制步骤、第二控制步骤或第三控制步骤。若取得的控制因子小于第一阈值(小于下限值)，则执行第一控制步骤。若取得的控制因子大于第二阈值(大于上限值)，则执行第二控制步骤。若取得的控制因子大于第一阈值且小于第二阈值(介于下限值与上限值之间)，则执行第三控制步骤。风扇在不同操作区间或不同环境下，采取不同的控制方法，进而使串联风扇组达到较佳的效能，并且避免功率过高导致控制电路被烧毁。

以上所述仅为举例，而非为对本发明的限制。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本发明的权利要求中。

Claims (6)

1.一种风扇转速的控制方法，用以控制串联风扇组的运转，该控制方法依序包括步骤：

a.取得一控制因子；

b.判断该控制因子是否小于一第一阈值；

c.若该控制因子小于该第一阈值，则执行一第一控制步骤；

d.若该控制因子大于该第一阈值，则判断该控制因子是否大于一第二阈值；

若该控制因子大于该第二阈值，则执行一第二控制步骤；以及

若该控制因子小于该第二阈值，则执行一第三控制步骤，

其中该控制因子为电压值、电流值或功率值，且该取得该控制因子的步骤是藉由读取、量测或计算方式得到该控制因子，

其中该第一控制步骤为解除限制该串联风扇组的转速，

其中该第二控制步骤为限制该串联风扇组的功率，

其中该第三控制步骤为限制该串联风扇组的转速。

2.如权利要求1所述的控制方法，其中该串联风扇组具有一第一风扇及一第二风扇，且该第一风扇及该第二风扇于结构上串联连接。

3.如权利要求1或2所述的控制方法，其中该第一阈值及该第二阈值为电压值、电流值或功率值。

4.如权利要求1或2所述的控制方法，其中该第一阈值为下限值，而该第二阈值为上限值。

5.如权利要求1所述的控制方法，其中该第一控制步骤通过叶形设计，以使串联连接的该串联风扇组的控制因子在小于该第一阈值时解除限速。

6.如权利要求1或2所述的控制方法，其中该控制方法是以硬件或固件实现，其中该硬件是以一逻辑电路实现。