专利名称：自动调速的风扇驱动电路及电源供应电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风扇驱动电路及电源供应电路，尤其涉及一种自动调速的风 扇驱动电路及电源供应电路。
背景技术：
随着科技的进步与人类对生活质量的要求，科学家不断加强电子产品的功能，因 此电子产品的耗电量及电源供应器的供电量大幅提高，对应产生的热量较高，无法使用自 然散热方式，必需使用风扇强制散热才可以防止电子产品或电源供应器过热而烧毁。由于电子产品或电源供应器产生的热量非固定，为了节省耗电量或达到较佳的散 热效果，风扇驱动电路会依据被散热物的温度，例如功率晶体管(Power Transistor)的温 度，对应改变风扇的转速，使风扇的转速随着被散热物的温度高低变化。传统自动调速的风 扇驱动电路有两种(1)驱动风扇的驱动电压没有波形变化为单纯的直流式电压，且风扇 驱动电路通过改变驱动电压的电压值高低来调整风扇的转速，使风扇的转速随着被散热物 的温度高低变化；( 驱动电压有波形变化为非单纯的直流式电压，且风扇驱动电路通过 改变驱动电压的波形变化，例如占空比(duty cycle)，使风扇的转速随着被散热物的温度 高低变化。第一种自动调速的风扇驱动电路虽然电路简单，但无法精准地控制风扇的转速， 且风扇的转速无法精准地调整，所以散热效果不佳。第二种自动调速的风扇驱动电路可 以精准地控制风扇的转速，但由于需要使用成本较高的数字式处理器，例如微控制单元 (Micro Controller Unit, MCU)或单芯片微电脑(Single Chip Microcomputer)，因此硬 件成本较高，且需要额外的固件(firmware)工程师撰写风扇转速控制程序，人力成本亦较 高。此外，第二种自动调速的风扇驱动电路应用于实体电子产品制造时，需要刻录或写入风 扇转速控制程序的制造步骤，会导致产品制造速度较慢，不利产品的大量生产。再者，因为 数字式的处理器其工作频率(operation clock)较高，例如20MHz (赫兹)，所以数字式处理 器的耗电量较高，使得自动调速的风扇驱动电路整体的耗电量较高，虽然第二种自动调速 的风扇驱动电路可以达到较佳的散热效果，但却无法降低整体的耗电量。当环境温度变化较大时，风扇的转速除了需要随着被散热物的温度高低对应改变 外，亦需要随着环境温度高低对应变化，才可以达到散热效果。虽然，传统自动调速的风扇 驱动电路可以依据被散热物的温度自动调整风扇的转速，但却无法随着环境温度高低对应 改变，若应用于环境温度变化较大场合时，会造成电子产品或电源供应器过热而烧毁。因此，如何开发一种可改进现有技术缺陷的自动调速的风扇驱动电路及电源供应 电路，实为目前迫切需要解决的问题。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种自动调速的风扇驱动电路及电源供应电路，整体 耗电量较低，风扇的转速精准地随着被散热物的温度及环境温度高低对应变化，不需要额外的固件工程师撰写风扇转速控制程序以节省设计的人力成本，实体电子产品制造时，不 需要刻录或写入风扇转速控制程序的制造步骤，产品制造速度较快，适合产品的大量生产。 此外，风扇的转速更可随着环境温度高低对应变化，若应用于环境温度变化较大场合时，不 会造成电子产品或电源供应器过热而烧毁。为达上述目的，本实用新型的一较广义实施例为提供一种自动调速的风扇驱动电 路，包含脉冲宽度调制产生电路，产生脉冲宽度调制信号至风扇，使风扇的转速随着脉冲 宽度调制信号改变；反馈电路，依据脉冲宽度调制信号产生反馈信号；第一温度感测电路， 感测被散热物的工作温度并对应产生第一温度信号；以及运算电路，依据反馈信号与第一 温度信号运算出计算信号至脉冲宽度调制产生电路；其中，脉冲宽度调制产生电路依据计 算信号产生脉冲宽度调制信号，当工作温度上升时，脉冲宽度调制信号的占空比对应上升。本实用新型的自动调速的风扇驱动电路，优选的，该风扇驱动电路还包含一第二 温度感测电路，该第二温度感测电路与该反馈电路连接，感测一环境温度并对应产生一第 二温度信号，使该反馈电路依据该第二温度信号选择性地以一第一反馈比例值或一第二反 馈比例值产生该反馈信号。本实用新型的自动调速的风扇驱动电路，优选的，该反馈电路包含一第二电阻， 与该运算电路连接；一第三电阻，与该运算电路连接，并与该第二电阻构成分压电路；一第 一电容，与该第三电阻并联连接；一第一开关，该第一开关的控制端连接于该第二温度感测 电路，并根据该第二温度信号截止或导通；以及一第四电阻，与该第一开关串联连接后再与 该第三电阻并联连接；其中，当该第二温度信号的电压值小于一临界值时，该第一开关截 止；当该第二温度信号的电压值大于该临界值时，该第一开关导通使该第四电阻与该第三 电阻并联。本实用新型的自动调速的风扇驱动电路，优选的，该风扇驱动电路还包含一过温 度保护电路，该过温度保护电路连接于该第一温度感测电路与该第二温度感测电路，依据 该第一温度信号判断该工作温度是否超过一上限温度并依据判断结果对应产生一过温度 保护信号控制该第二温度感测电路工作。本实用新型的自动调速的风扇驱动电路，优选的，该第二温度感测电路包含一第 二温度感测元件；一第五电阻，与该第二温度感测元件串联连接，并在其串联连接端产生该 第二温度信号至该反馈电路；一第二开关，与该第五电阻并联连接，并根据该过温度保护信 号截止或导通；一第六电阻；以及一第七电阻，与该第六电阻串联连接，且其串联连接端连 接于该第二开关的控制端，将该过温度保护信号降压；其中，当该过温度保护信号为使能状 态时，该第二开关截止；当该过温度保护信号为禁能状态时，该第二开关导通。本实用新型的自动调速的风扇驱动电路，优选的，该运算电路为线性模拟电路。本实用新型的自动调速的风扇驱动电路，优选的，该运算电路包含一运算放大 器，该运算放大器的正输入端与该第一温度感测电路连接；一第二电容，连接于该运算放大 器的负输入端与输出端之间；以及一第八电阻，连接于该运算放大器的负输入端与该反馈 电路之间；其中，当该第一温度信号的电压值上升或该反馈信号的电压值下降时，该计算信 号的电压值对应上升；当该第一温度信号的电压值下降或该反馈信号的电压值上升时，该 计算信号的电压值对应下降。本实用新型的自动调速的风扇驱动电路，优选的，该脉冲宽度调制产生电路包含一脉冲宽度调制控制器，该脉冲宽度调制控制器的比较引脚或反馈引脚连接于该运算电路 的输出端；一频率电阻，连接于该脉冲宽度调制控制器的锯齿波振荡器引脚；以及一频率 电容，连接于该脉冲宽度调制控制器的锯齿波振荡器引脚；其中，该脉冲宽度调制控制器依 据该脉冲宽度调制控制器的比较引脚或反馈引脚的电压值，在该脉冲宽度调制控制器的输 出引脚产生该脉冲宽度调制信号。为达上述目的，本实用新型的另一较广义实施例为提供一种自动调速的电源供应 电路，包含第一级电源电路，将输入电压整流滤波而产生总线电压；第二级电源电路，包 含电源开关，第二级电源电路通过电源开关以脉冲宽度调制的方式导通或截止，将总线电 压转换为输出电压及辅助电压；总线电容，连接于第一级电源电路与第二级电源电路；电 源控制电路，连接于第二级电源电路的输出端及电源开关的控制端，控制第二级电源电路 工作；以及自动调速的风扇驱动电路，包含脉冲宽度调制产生电路，产生脉冲宽度调制信 号至风扇，使风扇的转速随着脉冲宽度调制信号改变；反馈电路，依据脉冲宽度调制信号产 生反馈信号；第一温度感测电路，感测电源开关的工作温度并对应产生第一温度信号；以 及运算电路，依据反馈信号与第一温度信号运算出计算信号至脉冲宽度调制产生电路；其 中，脉冲宽度调制产生电路依据计算信号产生脉冲宽度调制信号，当工作温度上升时，脉冲 宽度调制信号的占空比对应上升。本实用新型的自动调速的电源供应电路，优选的，该电源供应电路还包含一第二 温度感测电路，该第二温度感测电路与该反馈电路连接，感测一环境温度并对应产生一第 二温度信号，使该反馈电路依据该第二温度信号选择性地以一第一反馈比例值或一第二反 馈比例值产生该反馈信号。本实用新型的自动调速的电源供应电路，优选的，该电源供应电路还包含一过温 度保护电路，该过温度保护电路连接于该第一温度感测电路与该第二温度感测电路之间， 依据该第一温度信号判断该工作温度是否超过一上限温度并依据判断结果对应产生一过 温度保护信号控制该第二温度感测电路工作。本实用新型的自动调速的电源供应电路，优选的，该电源控制电路与该过温度保 护电路连接，当该工作温度超过该上限温度时，该过温度保护电路输出禁能状态的该过温 度保护信号使该电源控制电路停止控制该电源开关工作。本实用新型的有益效果在于，本实用新型的自动调速的风扇驱动电路及电源供应 电路，整体耗电量较低，风扇的转速精准地随着被散热物的温度及环境温度高低对应变化， 不需要额外的固件工程师撰写风扇转速控制程序以节省设计的人力成本，实体电子产品制 造时，不需要刻录或写入风扇转速控制程序的制造步骤，产品制造速度较快，适合产品的大 量生产。此外，风扇的转速更可随着环境温度高低对应变化，若应用于环境温度变化较大场 合时，不会造成电子产品或电源供应器过热而烧毁。
图1 为本实用新型较佳实施例的自动调速的风扇驱动电路的电路方框示意图。图2 为本实用新型较佳实施例的工作温度、环境温度以及风扇转速的曲线示意 图。图3 为本实用新型较佳实施例的自动调速的风扇驱动电路示意图。[0024]图4 为本实用新型较佳实施例的电源供应电路的电路方框示意图。[0025]其中，附图标记说明如下[0026]1 自动调速的风扇驱动电路2 风扇[0027]3:电源供应电路31 第一级电源电路[0028]32:第二级电源电路321 电源开关[0029]33:电源控制电路11 脉冲宽度调制产生电路[0030]111 脉冲宽度调制控制器12 反馈电路[0031]13 第一温度感测电路14:运算电路[0032]141 第一运算放大器15:信号隔离电路[0033]16 第二温度感测电路17 过温度保护电路[0034]171 第二运算放大器Rt ；频率电阻[0035]Ct 频率电容Cbus 总线电容[0036]Ral 第一温度感测元件Ra2 第二温度感测元件[0037]ICt:输出电阻Rp拉升电阻[0038]R1 R15 第一 第十五电阻C1 C3 第一 第三电容[0039]Dout 输出二极管D1第一二极管[0040]D2 第二二极管Qi第一开关[0041]Q2 第二开关Q3第三开关[0042]Qa 第一隔离开关Qb第二隔离开关[0043]Spwffl 脉冲宽度调制信号Sk计算信号[0044]Sf 反馈信号Sa第一温度信号[0045]Sa2 第二温度信号Sclk 转速信号[0046]Si 临界值S1过温度保护信号[0047]Vref 参考电压Vbus总线电压[0048]Vin 输入电压V0转换为输出电压[0049]Vm:上限电压值Vc。辅助电压[0050]A1:第一曲线A2第二曲线[0051]Ts 工作温度Te环境温度[0052]Tp 设定温度
具体实施方式
体现本实用新型特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理 解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范 围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本实用新型。请参阅图1并配合图2，其中图1为本实用新型较佳实施例的自动调速的风扇驱动 电路的电路方框示意图，而图2为本实用新型较佳实施例的工作温度、环境温度以及风扇 转速的曲线示意图。如图1所示，风扇2包含四个引脚，其中风扇2的第一引脚为转速控制 引脚，用以接收脉冲宽度调制信号Spwm (pulse width modulation)，且风扇2的转速随着脉 冲宽度调制信号Swm的占空比改变。风扇2的第二引脚为转速信号引脚，用以输出与风扇2的转速同步的转速信号S。lk，而风扇2的第三引脚与第四引脚分别为电源引脚与接地引脚 (ground pin)，用以接收辅助电压V。。。于一些实施例中，风扇2的第二引脚与第三引脚之 间还连接一个拉升电阻(图中未示出)，用以拉升转速信号S。lk的电压值。于本实施例中，自动调速的风扇驱动电路1包含脉冲宽度调制产生电路11、反馈 电路12、第一温度感测电路13以及运算电路14，其中脉冲宽度调制产生电路11依据计算 信号&产生脉冲宽度调制信号Spwm至风扇2，使风扇2的转速随着脉冲宽度调制信号Spwm 的占空比高低改变。反馈电路12依据脉冲宽度调制信号Spwm产生反馈信号&至运算电路 14，第一温度感测电路13感测被散热物的工作温度Ts，例如功率晶体管的工作温度，并对应 产生第一温度信号i5al。运算电路14为线性模拟电路(linear analog circuit)，且依据反 馈信号&与第一温度信号Sal运算出计算信号Sk，反馈信号&、第一温度信号Sal以及计算 信号&彼此间的关系式为线性，例如& = Kl*Sal-K2*&，设计者可通过调整第一参数Kl与 第二参数K2改变风扇2的转速与工作温度的对应关系。于本实施例中，当工作温度Ts上升时，第一温度信号、与计算信号&的电压值会 对应上升，此时，脉冲宽度调制产生电路11会依据上升的计算信号&增加脉冲宽度调制信 号Spwm的占空比，使反馈信号&与计算信号&的电压值分别增加与减少，因此风扇2的转 速会增加，直到计算信号&等于比较电压值Va后，例如2. 5V (伏特)，脉冲宽度调制产生电 路11才会停止增加脉冲宽度调制信号Spwm的占空比。相反地，当工作温度Ts下降时，第一 温度信号Sal与计算信号&的电压值会对应下降，此时，脉冲宽度调制产生电路11会依据 下降的计算信号&减少脉冲宽度调制信号Spwm的占空比，使反馈信号&与计算信号&的电 压值分别减少与增加，因此风扇2的转速会减少，直到计算信号&等于比较电压值Va后， 脉冲宽度调制产生电路U才会停止减少脉冲宽度调制信号Spwm的占空比。如图2所示的第一曲线A1与第二曲线A2,当工作温度Ts上升时，由于脉冲宽度调 制信号Spwm的占空比会对应上升，因此风扇2的转速亦会对应上升。相反地，当工作温度Ts 下降时，由于脉冲宽度调制信号Spwm的占空比会对应下降，因此，风扇2的转速亦会对应下 降，整体而言，风扇2的转速会随着工作温度Ts的高低自动地改变。于本实施例中，自动调速的风扇驱动电路1还包含输出二极管D。ut (diode)、信 号隔离电路15、第二温度感测电路16以及过温度保护电路17，其中，输出二极管D。ut连接于 风扇2的第一引脚与脉冲宽度调制产生电路11之间。信号隔离电路15连接于脉冲宽度调 制产生电路11与反馈电路12之间，用以防止脉冲宽度调制信号Spwm受反馈电路12的负载 效应(loading effect)影响而使自动调速的风扇驱动电路1工作不稳定。第二温度感测 电路16与反馈电路12连接，用以感测环境温度 ；并对应产生第二温度信号Sa2，使反馈电 路12依据第二温度信号、的电压值选择性地以第一反馈比例值或第二反馈比例值产生反 馈信号&。如图2所示，当环境温度Te小于设定温度Tp时(Te<Tp)，风扇2的转速与工作 温度Ts间的对应关系依据第一曲线A1变化，当环境温度Te大于设定温度Tp时( ； > Tp)， 风扇2的转速与工作温度Ts依据第二曲线A2变化。因此在相同工作温度Ts下，若环境温 度Te大于设定温度Tp时，风扇2的转速会较高。于本实施例中，当环境温度Te上升且大于设定温度Tp时，第二温度信号、的电压 值会对应上升且大于临界值Sh，使反馈电路12的反馈比例值改变，例如由较大的第一反馈 比例值改变为较小的第二反馈比例值，风扇2的转速与工作温度Ts间的对应关系将依据第二曲线A2变化，反馈信号&与计算信号&的电压值会分别对应下降与上升。此时，脉冲宽 度调制产生电路11会依据上升的计算信号&增加脉冲宽度调制信号Spwm的占空比，使反馈 信号&与计算信号&的电压值分别增加与减少，因此风扇2的转速会增加，直到计算信号 Sk等于比较电压值Va后，脉冲宽度调制产生电路11才会停止增加脉冲宽度调制信号Spwm 的占空比。反相地，当环境温度Te下降且小于设定温度Tp时，第二温度信号、的电压值会对 应下降且小于临界值证，使反馈电路12的反馈比例值改变，例如由较小的第二反馈比例值 改变为较大的第一反馈比例值，风扇2的转速与工作温度Ts间的对应关系将依据第一曲线 A1变化，反馈信号&与计算信号&的电压值会分别对应上升与下降。此时，脉冲宽度调制 产生电路11会依据下降的计算信号&减少脉冲宽度调制信号Spwm的占空比，使反馈信号& 与计算信号&的电压值分别减少与增加，因此风扇2的转速会减少，直到计算信号&等于 比较电压值Va后，脉冲宽度调制产生电路11才会停止减少脉冲宽度调制信号Spwm的占空 比。过温度保护电路17连接于第一温度感测电路13与第二温度感测电路16之间，用 以依据第一温度信号Sal判断工作温度Ts是否超过上限温度Tm并依据判断结果对应控制第 二温度感测电路16工作。当第一温度信号、的电压值大于上限电压值Vm时，表示工作温度 Ts超过上限温度Tm，例如超过70度(°C)，过温度保护电路17会输出禁能状态(disabled) 的过温度保护信号&而停止第二温度感测电路16工作，使反馈电路12以较小的第二反馈 比例值产生反馈信号Sf，因此，风扇2的转速与工作温度Ts间的对应关系依据第二曲线A2 变化，风扇2的转速提高。相反地，当第一温度信号Sal的电压值小于上限电压值Vm时，表 示工作温度Ts未超过上限温度Tm，例如小于70度(°C )，过温度保护电路17会输出使能状 态(enabled)的过温度保护信号民而启动(active)第二温度感测电路16工作，使反馈电 路12依据第二温度信号、的电压值选择性地以第一反馈比例值或第二反馈比例值产生反 馈信号Sf0请参阅图3并配合图1与图2，其中图3为本实用新型较佳实施例的自动调速的风 扇驱动电路示意图。如图3所示，于本实施例中，脉冲宽度调制产生电路11包含脉冲宽度 调制控制器111、频率电阻Rt、频率电容Ct、第三开关( 、第九电阻&、第十电阻Rltl以及第 十一电阻R11,其中脉冲宽度调制控制器111可以是但不限为德州仪器公司(Tl)型号3842 或3843的脉冲宽度调制控制器，其包含8个引脚而第一至第八引脚依序为(1)比较引脚 COMP、(2)反馈引脚Vfb, (3)电流感测引脚ISENSE、(4)锯齿波振荡器引脚Rt/Ct、(5)接地 引脚&id、(6)输出引脚OUTPUT、(7)辅助电源引脚V。。以及(8)参考电压引脚V,ef。于本实施例中，频率电阻Rt与频率电容Ct连接于脉冲宽度调制控制器111的第 四引脚，用以使脉冲宽度调制控制器111于第二引脚产生锯齿波。于本实施例中，运算电路 14的输出端连接于脉冲宽度调制控制器111的第一引脚，而脉冲宽度调制控制器111的第 二引脚则通过第十一电阻R11与接地端连接，但不以此为限，于一些实施例中，运算电路14 的输出端连接于脉冲宽度调制控制器111的第二引脚。脉冲宽度调制控制器111依据其第 一引脚或第二引脚的电压值产生脉冲宽度调制信号Spwm，使脉冲宽度调制控制器111的第 一引脚或第二引脚的电压值等于比较电压值Va，例如2. 5V。第三开关( 、第九电阻&以及 第十电阻Rltl构成斜率补偿电路(slope compensation circuit)，用以稳定锯齿波的频率。[0064]于本实施例中，反馈电路12包含第二电阻民、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容 C1以及第一开关％，其中，第二电阻&连接于运算电路14与信号隔离电路15之间，第三电 阻R3与第一电容C1在运算电路14与接地端之间并联连接，第一电容C1以及第一开关％串 联连接后再与第三电阻R3并联连接。第一开关仏的控制端连接于第二温度感测电路16， 并根据第二温度信号、截止或导通。当环境温度Te小于设定温度Tp时，第二温度信号、 的电压值会小于临界值证，所以第一开关A会对应截止，此时，第二电阻&、第三电阻R3以 及第一电容C1构成的电路以较大的第一反馈比例值将脉冲宽度调制信号Spwm分压及滤波而 产生反馈信号Sf，其中第一反馈比例值为第二电阻&与第三电阻R3的分压比例(R2 R3)。 当环境温度Te大于设定温度Tp时，第二温度信号、的电压值会大于临界值Sh，所以第一 开关A会导通使第四电阻R4与第三电阻R3并联，此时，第二电阻&、第三电阻R3、第四电阻 R4以及第一电容C1构成的电路以较小的第二反馈比例值将脉冲宽度调制信号Spwm分压及滤 波而产生反馈信号&，其中第二反馈比例值由第二电阻&、第三电阻R3与第四电阻R4构成 的分压比例(R2 R3 R4)。于本实施例中，第一温度感测电路13包含第一电阻R1与第一温度感测元件Ral， 其中第一电阻R1与第一温度感测元件Ral串联连接，并在其串联连接端产生第一温度信号 Sal至运算电路14与过温度保护电路17。于本实施例中，第一温度感测元件Ral选用负温度 系数热敏电阻(NTC thermistor)，但不以此为限。当工作温度Ts上升时，第一温度感测元 件Ral的电阻值会对应下降，使得第一温度信号Sal的电压值随着上升的工作温度Ts对应上 升。相反地，当工作温度Ts下降时，第一温度感测元件Ral的电阻值会对应上升，使得第一 温度信号、的电压值随着下降的工作温度Ts对应下降。于一些实施例中第一温度感测元 件Ral选用正温度系数热敏电阻(PTC thermistor)，且第一电阻队与第一温度感测元件Ral 放置位置交换，亦可以达到相同的功能。于本实施例中，运算电路14为一种线性模拟电路，其包含第一运算放大器 141 (operation amplifier)、第二电容C2以及第八电阻&，其中第二电容C2连接于第一运 算放大器141的负输入端与输出端之间，第八电阻化连接于第一运算放大器141的负输入 端与反馈电路12之间，而第一运算放大器141的正输入端与第一温度感测电路13连接。 当第一温度信号、的电压值上升或反馈信号&的电压值下降时，计算信号Sk的电压值会 对应上升，相反地，当第一温度信号Sal的电压值下降或反馈信号&的电压值上升时，计算 信号&的电压值会对应下降。信号隔离电路15可以是但不限为随耦器电路(follower circuit)，于本实施例 中，信号隔离电路15包含第一隔离开关A、第二隔离开关％以及输出电阻R。ut，其中脉冲 宽度调制产生电路11的输出端通过输出电阻R。ut连接于第一隔离开关A与第二隔离开关 Qb的控制端，第一隔离开关A与第二隔离开关A串联连接，第一隔离开关A与第二隔离开 关％的串联连接端连接于反馈电路12。当脉冲宽度调制信号Spwm为高电位的使能状态时， 第一隔离开关A导通而第二隔离开关A截止，相反地，当脉冲宽度调制信号Spwm为低电位 的使能状态时，第二隔离开关A导通而第一隔离开关A截止。于本实施例中，第二温度感测电路16包含第二温度感测元件Ra2、第五电阻R5、第 六电阻&、第七电阻R7以及第二开关( ，其中第二温度感测元件Ra2与第五电阻&串联连 接，并在其串联连接端产生第二温度信号、至反馈电路12。第六电阻&与第七电阻R7串联连接，且其串联连接端连接于第二开关％的控制端，用以将过温度保护信号&降压。第二开关％与第五电阻R5并联连接，并根据过温度保护信号&截止或导通。当过 温度保护信号&为低电位的使能状态时，表示工作温度Ts未超过上限温度Tm，使能状态的 过温度保护信号&会使第二开关％截止而启动第二温度感测电路16工作，此时，第二温度 信号、的电压值会随着环境温度Te变化。当过温度保护信号&为高电位的禁能状态时， 表示工作温度Ts超过上限温度Tm，禁能状态的过温度保护信号&会使第二开关％导通而 停止第二温度感测电路16工作，此时，第二温度信号、的电压值不会随着环境温度Te变 化而是维持0V，因此，小于临界值Si的第二温度信号、会使反馈电路12的反馈比例值为 较小的第二反馈比例值。于本实施例中，过温度保护电路17包含第二运算放大器171、拉升电阻 Rp(pull-up resistor)、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第 一二极管D1、第二二极管&以及第三电容C3,其中拉升电阻艮与第二运算放大器171的输 出端连接，用以拉升过温度保护信号民的电压值。第十二电阻R12与第十三电阻R13串联 连接，用以将参考电压分压，而提供上限电压值Vm至第二运算放大器171的负输入端。 第十四电阻R14连接于第一温度感测电路13与第二运算放大器171的正输入端之间，第三 电容C3连接于第二运算放大器171的负输入端与正输入端之间，第十五电阻R15与第一二 极管D1在第二运算放大器171的正输入端与输出端之间串联连接，第二二极管D2连接于第 二运算放大器171的输出端与反馈电路12之间。当第一温度信号Sal的电压值大于上限电压值Vm时(Sal > Vm)，表示工作温度Ts 超过上限温度Tm，第二运算放大器171会输出禁能状态的过温度保护信号&而停止第二温 度感测电路16工作，使反馈电路12以较小的第二反馈比例值产生反馈信号Sf。相反地，当 第一温度信号、的电压值小于上限电压值Vm时(Sal < Vm)，表示工作温度Ts未超过上限 温度Tm，第二运算放大器171会输出使能状态的过温度保护信号&而启动第二温度感测电 路16工作，使反馈电路12依据第二温度信号、的电压值选择性地以第一反馈比例值或第 二反馈比例值产生反馈信号&。请参阅图4并配合图1、图2及图3，其中图4为本实用新型较佳实施例的电源供 应电路的电路方框示意图。如图4所示，电源供应电路3包含自动调速的风扇驱动电路1、 第一级电源电路31、第二级电源电路32、电源控制电路33以及总线电容Cbus，其中第一级电 源电路31连接于第二级电源电路32与总线电容Cbus，用以将输入电压Vin整流滤波而产生 总线电压Vbus。第二级电源电路32包含电源开关321，且该电源开关321的控制端与电源 控制电路33连接，第二级电源电路32通过电源开关321以脉冲宽度调制的方式导通或截 止，将总线电压Vbus转换为输出电压V。及辅助电压V。。，例如V。= 12V、Vcc = 5V。电源控制 电路33连接于第二级电源电路32的输出端、该电源开关321的控制端以及过温度保护电 路17，用以控制第二级电源电路32工作。总线电容Cbus连接于第一级电源电路31与第二 级电源电路32。于本实施例中，风扇2对电源开关321散热，自动调速的风扇驱动电路1的第一温 度感测电路13感测电源开关321的工作温度Ts，并对应产生第一温度信号i5al。至于，自动 调速的风扇驱动电路1的工作原理及连接关系同上所述，于此不再赘述。当工作温度Ts超 过上限温度Tm时，过温度保护电路17会输出禁能状态的过温度保护信号&，除了会使风扇2的转速自动地加快外，更会使电源控制电路33停止控制电源开关321工作，以防止电 源开关321过热而烧毁。当工作温度Ts未超过上限温度Tm时，过温度保护电路17会输出 使能状态的过温度保护信号Sp，使电源控制电路33控制电源开关321正常工作。综上所述，本实用新型的自动调速的风扇驱动电路及电源供应电路以脉冲宽度调 制信号控制风扇的转速，且不使用成本较高、工作频率较高且耗电量较高的数字式处理器 实现，而是以线性模拟电路实现。因此风扇的转速可以精准地随着被散热物的温度及环境 温度高低对应变化，不需要额外的固件工程师撰写风扇转速控制程序，可减少设计的人力 成本，整体的耗电量较低，实体电子产品制造时，不需要刻录或写入风扇转速控制程序的制 造步骤，产品制造速度较快，适合产品的大量生产。此外，风扇的转速更可随着环境温度高 低对应变化，若应用于环境温度变化较大场合时，不会造成电子产品或电源供应器过热而
hm^Xo本领域技术人员应当意识到在不脱离本实用新型所附的权利要求所揭示的本实 用新型的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本实用新型的权利要求的保护范围 之内。
1权利要求1.一种自动调速的风扇驱动电路，其特征在于，包含一脉冲宽度调制产生电路，产生一脉冲宽度调制信号至一风扇，使该风扇的转速随着 该脉冲宽度调制信号改变；一反馈电路，依据该脉冲宽度调制信号产生一反馈信号；一第一温度感测电路，感测一被散热物的一工作温度并对应产生一第一温度信号；以及一运算电路，依据该反馈信号与该第一温度信号运算出一计算信号至该脉冲宽度调制 产生电路；其中，该脉冲宽度调制产生电路依据该计算信号产生该脉冲宽度调制信号，当该工作 温度上升时，该脉冲宽度调制信号的占空比对应上升。
2.如权利要求1所述的自动调速的风扇驱动电路，其特征在于，该第一温度感测电路 包含一第一电阻；以及一第一温度感测元件，与该第一电阻串联连接，并在其串联连接端产生该第一温度信 号至该运算电路。
3.如权利要求1所述的自动调速的风扇驱动电路，其特征在于，该风扇驱动电路还包 含一第二温度感测电路，该第二温度感测电路与该反馈电路连接，感测一环境温度并对应 产生一第二温度信号，使该反馈电路依据该第二温度信号选择性地以一第一反馈比例值或 一第二反馈比例值产生该反馈信号。
4.如权利要求3所述的自动调速的风扇驱动电路，其特征在于，该反馈电路包含一第二电阻，与该运算电路连接；一第三电阻，与该运算电路连接，并与该第二电阻构成分压电路；一第一电容，与该第三电阻并联连接；一第一开关，该第一开关的控制端连接于该第二温度感测电路，并根据该第二温度信 号截止或导通；以及一第四电阻，与该第一开关串联连接后再与该第三电阻并联连接；其中，当该第二温度信号的电压值小于一临界值时，该第一开关截止；当该第二温度 信号的电压值大于该临界值时，该第一开关导通使该第四电阻与该第三电阻并联。
5.如权利要求3所述的自动调速的风扇驱动电路，其特征在于，该风扇驱动电路还包 含一过温度保护电路，该过温度保护电路连接于该第一温度感测电路与该第二温度感测电 路，依据该第一温度信号判断该工作温度是否超过一上限温度并依据判断结果对应产生一 过温度保护信号控制该第二温度感测电路工作。
6.如权利要求3所述的自动调速的风扇驱动电路，其特征在于，该第二温度感测电路 包含一第二温度感测元件；一第五电阻，与该第二温度感测元件串联连接，并在其串联连接端产生该第二温度信 号至该反馈电路；一第二开关，与该第五电阻并联连接，并根据该过温度保护信号截止或导通；一第六电阻；以及一第七电阻，与该第六电阻串联连接，且其串联连接端连接于该第二开关的控制端，将 该过温度保护信号降压；其中，当该过温度保护信号为使能状态时，该第二开关截止；当该过温度保护信号为禁 能状态时，该第二开关导通。
7.如权利要求1所述的自动调速的风扇驱动电路，其特征在于，该运算电路为线性模 拟电路。
8.如权利要求7所述的自动调速的风扇驱动电路，其特征在于，该运算电路包含 一运算放大器，该运算放大器的正输入端与该第一温度感测电路连接；一第二电容，连接于该运算放大器的负输入端与输出端之间；以及 一第八电阻，连接于该运算放大器的负输入端与该反馈电路之间； 其中，当该第一温度信号的电压值上升或该反馈信号的电压值下降时，该计算信号的 电压值对应上升；当该第一温度信号的电压值下降或该反馈信号的电压值上升时，该计算 信号的电压值对应下降。
9.如权利要求7所述的自动调速的风扇驱动电路，其特征在于，该脉冲宽度调制产生 电路包含一脉冲宽度调制控制器，该脉冲宽度调制控制器的比较引脚或反馈引脚连接于该运算 电路的输出端；一频率电阻，连接于该脉冲宽度调制控制器的锯齿波振荡器引脚；以及 一频率电容，连接于该脉冲宽度调制控制器的锯齿波振荡器引脚； 其中，该脉冲宽度调制控制器依据该脉冲宽度调制控制器的比较引脚或反馈引脚的电 压值，在该脉冲宽度调制控制器的输出引脚产生该脉冲宽度调制信号。
10.一种自动调速的电源供应电路，其特征在于，包含一第一级电源电路，将一输入电压整流滤波以产生一总线电压； 一第二级电源电路，包含一电源开关，该第二级电源电路通过该电源开关以脉冲宽度 调制的方式导通或截止，将该总线电压转换为一输出电压及一辅助电压； 一总线电容，连接于该第一级电源电路与该第二级电源电路； 一电源控制电路，连接于该第二级电源电路的输出端与该电源开关的控制端，控制该 第二级电源电路工作；以及一自动调速的风扇驱动电路，包含一脉冲宽度调制产生电路，产生一脉冲宽度调制信号至一风扇，使该风扇的转速随着 该脉冲宽度调制信号改变；一反馈电路，依据该脉冲宽度调制信号产生一反馈信号；一第一温度感测电路，感测该电源开关的一工作温度并对应产生一第一温度信号；以及一运算电路，依据该反馈信号与该第一温度信号运算出一计算信号至该脉冲宽度调制 产生电路；其中，该脉冲宽度调制产生电路依据该计算信号产生该脉冲宽度调制信号，当该工作 温度上升时，该脉冲宽度调制信号的占空比对应上升。
11.如权利要求10所述的自动调速的电源供应电路，其特征在于，该电源供应电路还包含一第二温度感测电路，该第二温度感测电路与该反馈电路连接，感测一环境温度并对 应产生一第二温度信号，使该反馈电路依据该第二温度信号选择性地以一第一反馈比例值 或一第二反馈比例值产生该反馈信号。
12.如权利要求11所述的自动调速的电源供应电路，其特征在于，该电源供应电路还 包含一过温度保护电路，该过温度保护电路连接于该第一温度感测电路与该第二温度感测 电路之间，依据该第一温度信号判断该工作温度是否超过一上限温度并依据判断结果对应 产生一过温度保护信号控制该第二温度感测电路工作。
13.如权利要求12所述的自动调速的电源供应电路，其特征在于，该电源控制电路与 该过温度保护电路连接，当该工作温度超过该上限温度时，该过温度保护电路输出禁能状 态的该过温度保护信号使该电源控制电路停止控制该电源开关工作。
专利摘要本实用新型公开了一种自动调速的风扇驱动电路及电源供应电路，自动调速的风扇驱动电路包含脉冲宽度调制产生电路产生脉冲宽度调制信号至风扇，使风扇的转速随着脉冲宽度调制信号改变；反馈电路依据脉冲宽度调制信号产生反馈信号；第一温度感测电路感测被散热物的工作温度并对应产生第一温度信号；以及运算电路，依据反馈信号与第一温度信号运算出计算信号至脉冲宽度调制产生电路；其中，脉冲宽度调制产生电路依据计算信号产生脉冲宽度调制信号，当工作温度上升时，脉冲宽度调制信号的占空比对应上升。本实用新型的自动调速的风扇驱动电路及电源供应电路，整体耗电量较低，风扇的转速精准地随着被散热物的温度及环境温度高低对应变化。
文档编号H02P7/29GK201846296SQ201020149580
公开日2011年5月25日 申请日期2010年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者张昱 申请人:台达电子工业股份有限公司