专利名称：可随温度改变风扇转速的散热装置的制作方法
技术领域：
本发明提供一种散热装置，特别是一种可随温度改变风扇转速的散热装置。
背景技术：
常见的散热装置包含散热片以及风扇。目前散热片的材料几乎都采用铝合金，少数使用其他材料，不过导热效果并不会相差太多。除了材质上的差异，一个散热片的好坏取决于其表面积的大小，散热片主要是将热传导至散热片的表面，再由流动的空气吸收带走，所以散热片与空气接触的面积越多，散热效果越好。然而，如果空气不流通，则散热片的表面积再大也没有用，所以要有好的散热效果，除了装散热片之外，加装风扇帮助空气流通是很重要的。一般来说，相同大小的风扇，其转速愈高，散热效果愈好，主要是因为风扇的转速愈高，所带动的气流量愈大，此时流动的空气可更快的吸收带走热量。风扇的转速可粗略的由风扇的消耗功率得知，消耗功率愈大的风扇，当然转速就愈快。
请参考图1，图1为公知散热装置10的示意图。散热装置10包含一温度检测器12、一微控制器14、一驱动电路16以及一风扇18。散热装置10的各元件之间的连接关系如图1所示，通常散热装置10安装于一系统中，温度检测器12用来检测该系统的温度，微控制器14将温度检测器12所测得的温度与一预设温度进行比较，当测得的温度超过该预设温度时，驱动电路16就会启动风扇18运转。驱动电路16可依据微控制器14的要求输出不同大小的电压来控制风扇18的转速，而风扇18具有一信号线，连接到驱动电路16，用来输出风扇18的转速信号。若温度检测器12检测到该系统的温度上升，则微控制器14会要求驱动电路16加快风扇18的运转速度，此时驱动电路16升高输出至风扇18的电压，当风扇18的转速增加后，由该信号线将转速信号传回驱动电路16。若温度检测器12检测到该系统的温度下降，表示风扇18可以降低转速以节省能源，此时微控制器14会要求驱动电路16降低输出至风扇18的电压，而驱动电路16可由信号线得知风扇18的转速。
由上述可知，目前可以控制风扇18转速的散热装置10，大多是使用温度检测器12来检测环境温度，由微控制器14将温度检测器12测得的温度与一预设的温度进行比较，而对驱动电路16发出风扇18的转速要求，驱动电路16比较风扇18转速的反馈信号与微控制器14所要求的转速信号，控制输出至风扇18的电压来改变来风扇18的转速，如此便能依据环境温度的不同调整风扇18的最佳转速。然而，这种散热装置10需要温度检测器12、微控制器14以及驱动电路16等装置，提高了散热装置10的成本，而散热装置10需经过微控制器14比较温度，以及驱动电路16比较转速，也降低了散热装置10随温度改变风扇18转速的灵敏度。
发明内容
因此本发明的主要目的在于提供一种可随温度改变风扇转速的散热装置，以解决上述问题。
本发明的较佳实施例中提供一种散热装置，其包含一电压调整器，用来提供一参考电压；一风扇，其具有一电源端，经由一第一电阻连接到该参考电压，以及一反馈端，用来输出该风扇转速的脉冲信号；一积分电路，其具有一输入端以及一输出端，该输入端连接到该风扇的反馈端，该积分电路用来将该反馈端所传来的脉冲信号转换成电压信号；一第二电阻，该第二电阻的第一端连接到该参考电压，该第二电阻的第二端接地；以及一热敏电阻，连接到该积分电路的输出端以及该参考电压之间，用来于检测温度改变进而调整该风扇的转速。
图1为公知散热装置的示意图。
图2为本发明散热装置的电路图。
图3为Vo与Vx的关系示意图。
图4为Vo与Rt的关系示意图。
图符号说明10 散热装置 12 温度检测器14 微控制器 16 驱动电路
18 风扇 20 散热装置22 电压调整器24 风扇26 第一电阻 28 第二电阻30 第三电阻 32 电容34 热敏电阻 36 积分电路具体实施方式
请参考图2，图2为本发明散热装置20的电路图。散热装置20包含一电压调整器22、一风扇24、一第一电阻26、一第二电阻28、一第三电阻30、一电容32以及一热敏电阻34，散热装置的各元件之间的连接关系如图2所示。电压调整器22的输出端提供一稳定的参考电压，第一电阻26、第二电阻28以及热敏电阻34的第一端均连接到电压调整器22的输出端，第二电阻28的第二端接地，用来提供一稳定的电流。风扇24具有一电源端、一接地端以及一反馈端，第一电阻26的第二端连接到风扇24的电源端，用来提供风扇24的工作电压。第三电阻30的第一端连接到电容32的第一端，电容32的第二端接地，组成一积分电路36，积分电路36的输出端为第三电阻30的第一端，连接到热敏电阻34的第二端，积分电路36的输入端为第三电阻30的第二端，连接到风扇24的反馈端，风扇24的转速脉冲信号经由积分电路36输出为一直流电压。于图2节点r，依据电流定律(KCL)写下一方程式(Vo-Vr)/R1+(Vx-Vr)/Rt-Vr/R2＝0式(1)其中Vo、Vr、Vx分别为节点o、r、x的电压值，Vo为风扇24的输入电压，Vr为电压调整器22的输出电压，Vx为积分电路36输出的反馈电压，R1、Rt、R2分别为第一电阻26、热敏电阻34以及第二电阻28的电阻值。假设在定温的情况下，则Rt为定值，式(1)可化简为Vo＝(1+R1/Rt+R1/R2)Vr-(R1/Rt)Vx式(2)假设在风扇24定转速的情况下，则Vx为定值，式(1)可化简为Vo＝(1+R1/R2)Vr-(R1/Rt)(Vx-Vr)式(3)请参考图3以及图4，图3为Vo与Vx的关系示意图，图4为Vo与Rt的关系示意图。假设在定温的情况下，则Rt为定值，式(2)中只有Vo以及Vx二个变数，而其它的参数可视为常数，定义a＝(1+R1/Rt+R1/R2)Vr，b＝(R1/Rt)，所以式(2)可化简为Vo＝a-bVx，Vo与Vx的关系示意图如图3所示。Vo增加时，Vx减少，表示当风扇24转速愈快时，风扇24的反馈端会输出周期较大的脉冲信号，经由积分电路36输出一较小的电压值，而当风扇24转速变小时，风扇24的反馈端会输出周期较小的脉冲信号，经由积分电路36输出一较大的电压值，由此可知风扇24的转速与其反馈端输出信号之间的关系。假设在风扇24定转速的情况下，则Vx为定值，式(3)中只有Vo以及Rt二个变数，而其它的参数可视为常数，定义c＝(1+R1/R2)Vr，d＝R1(Vx-Vr)，所以式(3)可化简为Vo＝c-d/Rt，Vo与Rt的关系示意图如图4所示。Rt增加时，Vo也增加，表示热敏电阻34的电阻值应随温度上升而增加，因为Vo的增加可使风扇24的转速加快，由此可知热敏电阻34与温度之间的关系。图3以及图4说明散热装置20所使用的风扇24以及热敏电阻34的特性，第一，风扇24的反馈端所输出的脉冲信号周期随转速的上升而减小，第二，热敏电阻34的电阻值随温度的上升而增大。
以下举例说明散热装置20的工作过程，散热装置20安装于一系统中以避免系统温度T过高，散热装置启动时，由电压调整装置22提供一参考电压Vr，产生风扇24的输入电压Vo1，由式(2)可得风扇24的转速信号Vx1，系统的初始温度T0决定了热敏电阻34的电阻值Rt0，由式(3)可得风扇24的输入电压Vo2，在初始温度T0下，由式(2)可得风扇24的转速信号Vx2，此时风扇24的输入电压Vo2使风扇24维持一定转速。随着系统的工作，系统的温度由T0上升至T1，使得热敏电阻34的电阻值由Rt0增大至Rt1，由式(3)可得风扇24的输入电压Vo2＞Vo1，风扇24的输入电压由Vo1上升至Vo2，表示风扇24将加快转速，由式(2)可得风扇24的转速信号Vx2＜Vx1。风扇24加快转速一段时间后，系统温度由T1降回到T0，则热敏电阻34的电阻值也由Rt2减小回到Rt1，风扇24的输入电压下降至Vo1，而风扇24的转速信号也回到Vx1。风扇24的转速降低后，由于系统持续工作，经过一段时间，系统的温度便可能再度上升，如此重复循环工作，可避免系统温度T过高，又可以使增加风扇24的使用效率。综合以上说明，整个散热装置20的工作过程如下T增Rt增Vo增Vx减T减Rt减Vo减Vx增T增热敏电阻34随温度上升而增加电阻值的为一模拟变化的过程，当电阻值增加或减少时，会立即经由电路反应至风扇24的输入电压，所以风扇24的转速会非常灵敏的随温度改变，然而若是热敏电阻34对较大的温度变化才会有反应时，由式(2)可知风扇24的输入电压与转速信号会达到平衡。
由上述可知，散热装置20使用热敏电阻34来检测温度，因为热敏电阻34会随温度的变化而改变其电阻值，如此可依据温度的变化改变风扇24的输入电压，使风扇24在不同的温度有不同的转速。在本发明的实施例中，散热装置20选用一电阻值随温度上升而增加的热敏电阻34，以及具有反馈端的风扇24，风扇24的反馈端会随转速上升而减小的脉冲信号，利用积分电路36将脉冲信号输出为一反馈电压，配合第一电阻26以及第二电阻28，使风扇24的输入电压会受到热敏电阻34以及该回受电压的影响而改变。当温度上升时，散热装置20会产生较大的风扇24的输入电压，使风扇24的转速加快，加强散热效果。而当温度下降时，散热装置20会产生较小的风扇24的输入电压，使风扇24的转速趋缓，节省能源。
与公知技术相比较，本发明的散热装置利热敏电阻的电阻值会随温度而改变的特性，经由电路的组合使风扇的输入电压也能随温度的不同而改变，使风扇的转速随温度的上升而增加。公知的散热装置需要温度检测器、微控制器以及驱动电路等装置，经由温度以及转速的比较来改变风扇的转速，然而这些由主动元件所制成的装置不但提高了散热装置的成本，也可能产生误判的情形。本发明的散热装置采用电阻、电容等被动元件组成，成本较低，而热敏电阻随温度改变电阻值为材料的特性所致，不会有误判的情形发生。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求1.一种散热装置，其包含一风扇及一热敏电阻，其特征在于，还包含一电压调整器，用来提供一参考电压；一积分电路，其具有一输入端以及一输出端，该输入端连接到该风扇的反馈端，该积分电路用来将该反馈端所传来的脉冲信号转换成电压信号；其中，该风扇其具有一电源端，经由一第一电阻连接到该参考电压，以及一反馈端，用来输出该风扇转速的脉冲信号；以及该热敏电阻连接到该积分电路的输出端以及该参考电压之间，用来于检测温度改变进而调整该风扇的转速。
2.如权利要求1所述的散热装置，其另包含一第二电阻，该第二电阻的第一端连接到该参考电压，该第二电阻的第二端接地。
3.如权利要求1所述的散热装置，其中该积分电路由一第三电阻以及一电容组成，该电容的第一端连接到该第三电阻的第一端，该电容的第二端接地，该第三电阻的第一端为该积分电路的输出端，该第三电阻的第二端为该积分电路的输入端。
4.如权利要求1所述的散热装置，其中该热敏电阻的电阻值随温度的上升而增加。
5.如权利要求4所述的散热装置，其中该反馈线所输出的脉冲信号会随风扇转速的增加而减少。
专利摘要一种散热装置包含一电压调整器、一风扇、一积分电路、一第一电阻、一第二电阻以及一热敏电阻。该电压调整器用来提供一参考电压。该风扇具有一电源端经由该第一电阻连接到该参考电压，以及一反馈端用来输出该风扇转速的脉冲信号。该第二电阻连接到该参考电压以及接地点之间。该积分电路用来将该反馈端所传来的脉冲信号转换成电压信号。该热敏电阻连接到该积分电路的输出端以及该参考电压之间，用来于检测温度改变进而调整该风扇的转速。
文档编号F04D27/00GK2672330SQ0320536
公开日2005年1月19日 申请日期2003年8月19日 优先权日2003年8月19日
发明者张为钧 申请人:明基电通股份有限公司