CN104682814A - 风扇防回风系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风扇防回风系统及方法，风扇防回风系统包括一风扇马达、一驱动控制电路以及一转向判断电路。驱动控制电路电性连接风扇马达。驱动控制电路具有一驱动信号，并根据驱动信号使风扇马达转动。转向判断电路检测风扇马达反向转动时，输出一判断信号至驱动控制电路。驱动控制电路依据判断信号执行刹车。当转向判断电路检测风扇马达非反向转动时，驱动控制电路驱动风扇马达运转。

Description

风扇防回风系统及方法

技术领域

本发明涉及一种风扇系统，尤其涉及一种风扇防回风系统及方法。

背景技术

随着科技技术日新月异，电子装置的效能亦不断提升。然而电子装置所产生的热能若无法适当地散逸，将导致效能变差，甚至会造成电子装置的烧毁，因此散热装置已成为电子装置不可缺少的配备之一。

一般来说，散热风扇的使用环境并非皆为自由流场，若是在有背压的条件下使用，散热风扇可能会因为回风的产生而呈现反转状态，如此一来，散热风扇便无法正常运作以至于失去了散热的目的。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种风扇防回风系统及方法，使风扇能应用于回风环境。

为达上述目的，依据本发明的一种风扇防回风系统，包括一风扇马达、一驱动控制电路以及一转向判断电路。驱动控制电路电性连接风扇马达。驱动控制电路具有一驱动信号，并根据驱动信号使风扇马达转动。转向判断电路检测风扇马达反向转动时，输出一判断信号至驱动控制电路。驱动控制电路依据判断信号执行刹车。当转向判断电路检测风扇马达非反向转动时，驱动控制电路驱动风扇马达运转。

在本发明一较佳实施例中，驱动控制电路根据判断信号来执行刹车。

在本发明一较佳实施例中，驱动控制电路根据判断信号延迟驱动信号以执行电磁刹车。

在本发明一较佳实施例中，驱动控制电路为一半桥电路或一全桥电路，其具有多个开关。

在本发明一较佳实施例中，驱动控制电路以固定导通对应的开关方式来执行刹车。

在本发明一较佳实施例中，转向判断电路包括一判断模块以及至少两个霍尔元件。所述至少两个霍尔元件分别电性连接该判断模块。所述霍尔元件依据风扇马达的转动分别输出一感测信号至判断模块。判断模块依据所述感测信号输出判断信号至驱动控制电路。

在本发明一较佳实施例中，所述至少两个霍尔元件分别串接一电阻与一电容，且并联连接于判断模块。

在本发明一较佳实施例中，判断模块为一逻辑电路或一微处理器。

在本发明一较佳实施例中，转向判断电路通过一端电压比较估测法、一三次谐波法或一飞轮二极管导通估测法来判断风扇马达转动方向是否为反转。

为达上述目的，依据本发明的一种风扇防回风方法，由一风扇防回风系统配合应用。风扇防回风系统包括一风扇马达、一驱动控制电路以及一转向判断电路。驱动控制电路具有一驱动信号，并根据驱动信号使风扇马达转动。风扇防回风方法包括以下步骤：风扇防回风系统的初始状态为运转状态或待机状态；转向判断电路判断风扇马达的转动方向是否为反向转动；当风扇马达的转动方向为反向转动时，驱动控制电路依据转向判断电路输出的一判断信号执行刹车；当风扇马达的转动方向为非反向转动时，驱动控制电路驱动马达运转。

在本发明一较佳实施例中，驱动控制电路根据判断信号以固定导通对应的开关方式来执行刹车。

在本发明一较佳实施例中，驱动控制电路根据判断信号延迟驱动信号以执行电磁刹车。

在本发明一较佳实施例中，在执行电磁刹车之后更包括以下步骤：若转向判断电路判断风扇马达仍为反向转动时，驱动控制电路增加风扇马达的一工作电流。工作电流流经风扇马达的一线圈以产生磁场。

在本发明一较佳实施例中，在增加工作电流之前更包括以下步骤：驱动控制电路判断工作电流是否大于一预设值；若工作电流大于预设值，风扇系统发出一告警信号。

在本发明一较佳实施例中，转向判断电路包括一判断模块以及至少两个霍尔元件。所述霍尔元件分别电性连接判断模块。所述至少两个霍尔元件依据风扇马达的转动方向分别输出一感测信号至判断模块。判断模块依据所述感测信号输出判断信号至驱动控制电路。

在本发明一较佳实施例中，判断模块为一逻辑电路或一微处理器。

综上所述，本发明的风扇防回风系统及方法，通过转向判断电路判断风扇马达是否为反向转动。当风扇马达为反向转动时，转向判断电路使驱动控制电路执行刹车，而使风扇马达正向转动以顺利运转。

附图说明

图1A及图1B为本发明较佳实施例的一种风扇防回风系统的示意图。

图2A为霍尔元件与转子的示意图。

图2B为风扇马达正转时，感测信号及判断信号的信号波形图。

图3为判断模块的判断真值表。

图4A为霍尔元件与转子的示意图。

图4B为风扇马达反转时，感测信号及判断信号的信号波形图。

图5为转向判断电路的电路图。

图6为驱动控制电路的部分示意图。

图7A为驱动信号的示意图。

图7B为延迟驱动信号的示意图。

图8为风扇马达由反转至正转时，感测信号及判断信号的信号波形图。

图9为风扇马达转速变化的示意图。

图10为本发明较佳实施例的一种风扇防回风方法的步骤流程图。

其中，附图标记说明如下：

1：风扇防回风系统

11：风扇马达

12：驱动控制电路

13：转向判断电路

131：判断模块

132、132a、132b：霍尔元件

C：电容

I：工作电流

L：线圈

P1：第一操作期间

P2：第二操作期间

Q1、Q2、Q3、Q4：开关

R：电阻

S1：驱动信号

S2：判断信号

S3、S3a、S3b：感测信号

S10、S20、S30、S31、S32、S40、S50：步骤

t：差值

t1、t1'：时间起点

t2、t2'：时间终点

Ta、Tb、T3、T4、T5：时点

Vcc：驱动电压

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的一种风扇防回风系统及方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

图1A为本发明较佳实施例的一种风扇防回风系统的示意图。请参照图1A，风扇防回风系统1包括一风扇马达11、一驱动控制电路12以及一转向判断电路13。在本实施例中，风扇马达11连结并驱动一风扇叶轮转动，风扇马达11可以是单相马达亦可以是三相马达。驱动控制电路12电性连接风扇马达11。驱动控制电路12具有一驱动信号S1，并根据驱动信号S1使风扇马达11转动。转向判断电路13检测风扇马达11反向转动时，输出一判断信号S2至驱动控制电路12。驱动控制电路12依据判断信号S2执行刹车。当转向判断电路13检测风扇马达11非反向转动时，驱动控制电路12驱动风扇马达11运转。换句话说，风扇马达11即由反向转动经由刹车后转为非反向转动，例如静止或正向转动，进而使得风扇马达11如预期的方向运转，以克服回风时的反转状态。

图1B为本发明较佳实施例的一种风扇防回风系统的示意图。请参照图1B，在本实施例中，转向判断电路13包括一判断模块131以及至少两个霍尔元件132。霍尔元件132分别电性连接判断模块131。所述霍尔元件132依据风扇马达11的转动分别输出一感测信号S3至判断模块131。判断模块131依据所述感测信号S3输出判断信号S2至驱动控制电路12。详而言之，由于霍尔元件132是将变化的磁场转化为电性信号，当风扇马达11运转，其转子转动至霍尔元件132的感应位置时，因感测到转子上的磁极，而输出感测信号S3，例如是一高准位信号。

图2A为霍尔元件与转子的示意图。请同时参照图1B及图2A，本实施例采用两个霍尔元件132a及132b，分别电性连接判断模块131。本实施例是定义霍尔元件132a及132b感测N极时输出高准位信号，并以图式所示的顺时针方向转动为正向转动为举例说明，实际上可依据应用的需要而设定正反转的方向，本发明并不限制。如图2A所示，当转子如箭头方向顺时针转动时，N极会依序经过霍尔元件132a及132b。于此，霍尔元件132a先感测N极而优先输出高准位信号，接着霍尔元件132b后感测N极而较晚输出高准位信号，因此可通过霍尔元件132a及132b所输出的感测信号S3a及S3b的时间差，进而判断风扇马达11的转动方向。

图2B为风扇马达正转时，感测信号及判断信号的信号波形图，图3为判断模块131的判断真值表。请同时参照图2A、图2B及图3，判断模块131以霍尔元件132a的感测信号S3a为判断基准，当霍尔元件132a感测到N极而输出高准位信号的时点Ta，由于霍尔元件132b尚未感测到N极而未输出感测信号S3b，因此处于低准位信号，并根据图3的真值表所设定，判断模块131输出的判断信号S2为低准位信号。于此，由于判断信号S2为低准位信号，即未输出信号至驱动控制电路12，因此风扇马达11维持正向运转。

图4A为霍尔元件与转子的示意图，图4B为风扇马达反转时，感测信号及判断信号的信号波形图。请同时参照图4A及图4B，类似地，当转子如箭头方向逆时针转动（本实施例定义为反向转动）时，N极会依序经过霍尔元件132b及132a。当霍尔元件132a感测到N极而输出高准位信号的时点Ta，由于霍尔元件132b已感测到N极而输出感测信号S3b，因此感测信号S3b处于高准位信号，并根据图3的真值表所设定，判断模块131输出的判断信号S2为高准位信号。于此，判断模块131输出判断信号S2至驱动控制电路12，以执行刹车。另外，判断模块131可为一逻辑电路或一微处理器，以能搭配霍尔元件来判断转动方向为考量。在实施上，转向判断电路13可如图5的电路图来实现，各霍尔元件132分别串接电阻R与电容C，且并联连接于判断模块131，而本实施例的驱动电压是以5V来实现，并非用以限制本发明。

另外，部分采用三相马达的风扇虽不具备霍尔元件，然而亦可判断转向的变化，例如是端电压比较估测法、三次谐波法或飞轮二极管导通估测法皆能判断转动方向是否为反转，以进行后续电磁刹车的动作。

图6为驱动控制电路12的部分示意图。请参照图6所示，一般来说，风扇马达11的驱动电路多以桥式电路实现，其可以是半桥电路或全桥电路，本实施例是以全桥电路为例进行说明，并非用以限制本发明。全桥电路具有四个开关Q1、Q2、Q3及Q4。由于风扇马达11在运转时，是通过驱动信号S1在不同时间导通对应的开关而使线圈L具有磁极上的变化，例如在第一操作期间P1驱动信号S1导通开关Q1及Q4，在第二操作期间P2驱动信号S1导通开关Q2及Q3，并且第一操作期间P1与第二操作期间P2相互交错以使风扇马达11运转，即如图7A的驱动信号示意图所示。

图7B为延迟驱动信号的示意图。请同时参照图7A及7B，在本实施例中，驱动控制电路12根据判断信号S2延迟驱动信号S1以执行电磁刹车。进一步来说，原于第一操作期间P1时，驱动信号S1导通开关Q1及Q4，以确保风扇马达11的运转。由于目前风扇马达11处于反向转动状态，是以进入原第一操作期间P1时，驱动信号S1较晚导通开关Q1及Q4，而使得风扇马达11因上述延迟作动而减缓转速。具体而言，第二操作期间P2导通开关Q2及Q3的时间起点为t1，时间终点为t2，其中时间终点t2与时间起点t1的差值为t，例如是0.5秒。而当延迟时，是将时间起点延至t1'以及时间终点延至t2'，而t2'与t1'的差值保持为t。同样地，第一操作期间P1也具有相同的延迟时序，于此便不赘述。换句话说，驱动控制电路12是根据判断信号S2较晚输出驱动信号S1，以执行电磁刹车。值得一提的是，若延迟的时间起点t1'等于原时间终点t2，则可视为输入反向驱动信号。

在本实施例中，是以延迟的时间起点t1'介于原时间起点t1及原时间终点t2之间为例。于此，当风扇马达11反向转动时，经由上述延迟驱动信号S1的电磁刹车而减速至转速为0时，由于驱动信号S1仍持续使风扇马达11运转，因此风扇马达11即转为正向转动而正常运作。

在其他实施例中，电磁刹车还可通过固定导通对应的开关来实现。具体而言，风扇马达11于正常运转时，驱动信号S1是在不同操作期间分别导通对应的开关，例如第一操作期间P1导通开关Q1及Q4以及第二操作期间P2导通开关Q2及Q3。而固定导通对应的开关的电磁刹车为仅维持其一操作期间而不切换至另一操作期间，例如是维持第一操作期间P1导通开关Q1及Q4，直至风扇马达11停止运转后才进入正常运转程序。

另外，延迟的时间长短是由反转的转速决定，其中反转的转速可经由转向判断电路13量测出来。详而言之，风扇马达11的转速越快，如图4B所示，其Ta与Tb的时间就越相近，其中Tb为霍尔元件132b感测到N极而输出高准位信号的时点。如此，延迟的时间若越长，可使刹车的力道越大。相反地，风扇马达11的转速越慢，其Ta与Tb的时间就越相远。另外，增加刹车力道的方式也可由增加流经线圈L的电流来实现。

图8为风扇马达由反转至正转时，感测信号及判断信号的信号波形图。在本实施例中，当风扇马达11从反向转动状态，经由电磁刹车而转为正向转动状态时，其感测信号S3及判断信号S2的变化如图8所示，其中时点T3尚为反向转动，时点T4则为正向转动，时点T3至时点T4为反向转动至正向转动变化的时间。另外，T5为转向判断电路13检测出风扇马达11的时点。

图9为风扇马达转速变化的示意图。如图9所示，风扇在回风状态而反向转动时，风扇马达11的转速经由电磁刹车后逐渐趋缓而静止，并在风扇启转成功以使风扇马达11正转时，风扇马达11的转速逐渐增加。其中，回风力道的强度以及电磁刹车的强度皆会影响风扇马达11静止时间的长短，例如回风力道较弱而电磁刹车强度较强时，其静止时间便较短。

图10为本发明较佳实施例的一种风扇防回风方法的步骤流程图。请参照图10，在本实施例中，风扇防回风方法是由上述实施例的风扇防回风系统1配合应用，其中风扇防回风系统1可参考上述实施例所述，于此不再赘述。于步骤S10，起始时风扇防回风系统1的初始状态为运转状态或待机状态。换句话说，风扇马达11为已通电但尚未运转时或运转中。接着进入步骤S20，转向判断电路13判断风扇马达11的转动方向是否为反向转动。当风扇马达11的转动方向为反向转动时，则进入步骤S30，驱动控制电路12依据转向判断电路13输出的一判断信号S2执行电磁刹车。当风扇马达11的转动方向为非反向转动时，例如静止或正向转动，即如步骤S40所述，驱动控制电路12驱动风扇马达11运转。其中电磁刹车可由驱动控制电路12根据判断信号S2延迟驱动信号S1的方式，或是以固定导通对应的开关的方式来刹车，其叙述可参照上述实施例所述，于此不再赘述。

另外，请一并参照图6，由于在步骤S20中，转向判断电路13是持续保持判断风扇马达11的转动方向，以即时判断风扇马达11的转向。因此在执行电磁刹车之后，若转向判断电路13判断风扇马达11仍为反向转动时，则可进入步骤S50，驱动控制电路12增加风扇马达11的一工作电流I，其中工作电流I为流经风扇马达11的线圈L以产生磁场。进一步来说，工作电流I愈大，流经线圈L时所产生的磁力愈大，以加强刹车力道，便可减少风扇马达11反向转动的时间。

另外在增加工作电流I之前可更包括步骤S31及步骤S32。于步骤S31中，驱动控制电路12判断工作电流I是否大于一预设值。在本实施例中，若风扇回风力量过强，则需更提高工作电流I以增加电磁刹车力道。然而工作电流I过大易使风扇马达11造成损毁，因此通过预设值的设定，若工作电流I大于预设值，即表示无法利用电磁刹车来克服回风状态，因此进入步骤S32，风扇防回风系统1发出一告警信号，通知使用者风扇马达11仍处于反转状态。

综上所述，本发明的风扇防回风系统及方法，通过转向判断电路判断风扇马达是否为反向转动。当风扇马达为反向转动时，转向判断电路使驱动控制电路执行刹车，而使风扇马达正向转动以顺利运转。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明之精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的权利要求范围中。

Claims (16)

1.一种风扇防回风系统，包括：

一风扇马达；

一驱动控制电路，电性连接该风扇马达，该驱动控制电路具有一驱动信号，并根据该驱动信号使该风扇马达转动；以及

一转向判断电路，其检测该风扇马达反向转动时，输出一判断信号至该驱动控制电路；

其中该驱动控制电路依据该判断信号执行刹车，当该转向判断电路检测该风扇马达非反向转动时，该驱动控制电路驱动该风扇马达运转。

2.如权利要求1所述的风扇防回风系统，其中该驱动控制电路根据该判断信号来执行刹车。

3.如权利要求2所述的风扇防回风系统，其中该驱动控制电路根据该判断信号延迟该驱动信号以执行电磁刹车。

4.如权利要求1所述的风扇防回风系统，其中该驱动控制电路为一半桥电路或一全桥电路，其具有多个开关。

5.如权利要求4所述的风扇防回风系统，其中该驱动控制电路以固定导通对应的开关方式来执行刹车。

6.如权利要求1所述的风扇防回风系统，其中该转向判断电路包括：

一判断模块；以及

至少两个霍尔元件，分别电性连接该判断模块；

其中所述至少两个霍尔元件依据该风扇马达的转动分别输出一感测信号至该判断模块，该判断模块依据所述感测信号输出该判断信号至该驱动控制电路。

7.如权利要求6所述的风扇防回风系统，其中所述至少两个霍尔元件分别串接一电阻与一电容，且并联连接于该判断模块。

8.如权利要求6所述的风扇防回风系统，其中该判断模块为一逻辑电路或一微处理器。

9.如权利要求1所述的风扇防回风系统，其中该转向判断电路通过一端电压比较估测法、一三次谐波法或一飞轮二极管导通估测法来判断该风扇马达转动方向是否为反转。

10.一种风扇防回风方法，由一风扇防回风系统配合应用，该风扇防回风系统包括一风扇马达、一驱动控制电路以及一转向判断电路，该驱动控制电路具有一驱动信号，并根据该驱动信号使该风扇马达转动，该方法包括：

该风扇防回风系统的初始状态为运转状态或待机状态；

该转向判断电路判断该风扇马达的转动方向是否为反向转动；

当该风扇马达的转动方向为反向转动时，该驱动控制电路依据该转向判断电路输出的一判断信号执行刹车；以及

当该风扇马达的转动方向为非反向转动时，该驱动控制电路驱动该风扇马达运转。

11.如权利要求10所述的风扇防回风方法，其中该驱动控制电路根据该判断信号以固定导通对应的开关方式来执行刹车。

12.如权利要求11所述的风扇防回风方法，其中该驱动控制电路根据该判断信号延迟该驱动信号以执行电磁刹车。

13.如权利要求10所述的风扇防回风方法，其中在执行刹车后还包括以下步骤：

若该转向判断电路判断该风扇马达仍为反向转动时，该驱动控制电路增加该风扇马达的一工作电流，其中该工作电流流经该风扇马达的一线圈以产生磁场。

14.如权利要求13所述的风扇防回风方法，其中在增加该工作电流之前还包括以下步骤：

该驱动控制电路判断该工作电流是否大于一预设值；以及

若该工作电流大于该预设值，该风扇防回风系统发出一告警信号。

15.如权利要求10所述的风扇防回风方法，其中该转向判断电路包括：

一判断模块；以及

至少两个霍尔元件，分别电性连接该判断模块；

其中所述至少两个霍尔元件依据该风扇马达的转动分别输出一感测信号至该判断模块，该判断模块依据所述感测信号输出该判断信号至该驱动控制电路。

16.如权利要求15所述的风扇防回风方法，其中该判断模块为一逻辑电路或一微处理器。