具煞车的风扇装置的制作方法

本发明涉及一种风扇装置，特别是一种具煞车的风扇装置。

背景技术：

由于电子装置性能与处理速度提升，所使用的电子元件集积度提高，故散热需求也越大，然而以往大多通过将风扇装设于电子装置中，用以进行散热。现有风扇包括有煞车电路，以当风扇于惯性运转时，提供一减速或实时停止的煞车机制；而现有煞车电路仍有下列缺点，即当风扇的驱动电路的晶体管(例如金氧半场效晶体管)损坏或是当微控制单元损坏时，煞车电路的煞车功能即无法产生作用。

尤其是，相关技术的伺服器系统大多采用多风扇以帮助降温；且当该些风扇的其中之一损坏时，该损坏的风扇容易会被其他正常工作的风扇吹成反转，使得伺服器系统产生漏风而散热效果不佳；因此，当风扇损坏时还可以持续提供煞车功能，以例如避免伺服器系统产生漏风，实为一重要课题。

技术实现要素：

为改善上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具煞车的风扇装置，是包括：一风扇马达，具有一第一端及一第二端；一驱动单元，电性连接该风扇马达的该第一端及该第二端，根据一驱动信号使该风扇马达运转；一煞车单元，分别电性连接该驱动单元及该风扇马达的该第一端及该第二端；以及一控制单元，分别电性连接该驱动单元及该煞车单元，是输出该驱动信号及一抑制煞车信号；其中当该煞车单元接收该抑制煞车信号时，使该第一端及该第二端不接地即不启动煞车；反之，当该煞车单元未接收该抑制煞车信号时，使该第一端及该第二端接地即启动煞车。

再者，在一实施例，如上所述的具煞车的风扇装置，还包括一电源单元，电性连接该煞车单元，该电源单元提供一直流电压给该煞车单元，当 该煞车单元未接收该抑制煞车信号时，该直流电压使该第一端及该第二端接地即启动煞车。

再者，在一实施例，如上所述的具煞车的风扇装置，其中该控制单元损坏时，该控制单元不传送该抑制煞车信号至该煞车单元。

再者，在一实施例，如上所述的具煞车的风扇装置，还包括一检测单元，该检测单元电性连接至该控制单元，以检测该风扇马达的转动状态并产生一第一检测信号传送至该控制单元，当该控制单元通过该第一检测信号得知该风扇马达不转动时，该控制单元即不传送该抑制煞车信号至该煞车单元。

再者，在一实施例，如上所述的具煞车的风扇装置，其中该检测单元包括：一第一霍尔元件，电性连接至该控制单元，以检测该风扇马达的转动状态并产生该第一检测信号传送至该控制单元；以及一第二霍尔元件，电性连接至该控制单元，以检测该风扇马达的转动状态并产生一第二检测信号传送至该控制单元。

再者，在一实施例，如上所述的具煞车的风扇装置，其中该第一霍尔元件及该第二霍尔元件是分别设置在相对该风扇马达的不同位置处，使该第一检测信号与该第二检测信号产生一相位差，该控制单元通过该相位差判断该风扇马达是正处于正向运转或反向运转；当该风扇马达反向运转时，该控制单元不传送该抑制煞车信号至该煞车单元。

再者，在一实施例，如上所述的具煞车的风扇装置，其中该相位差在30°至90°之间。

再者，在一实施例，如上所述的具煞车的风扇装置，其中当该风扇马达正向运转时，该第一检测信号会超前于该第二检测信号；当该风扇马达反向运转时，该第一检测信号会落后于该第二检测信号。

再者，在一实施例，如上所述的具煞车的风扇装置，其中该控制单元是先传送该抑制煞车信号至该煞车单元以解除该煞车单元对于该风扇马达的煞车作用后，该控制单元再输出该驱动信号至该驱动单元以驱动该风扇马达启动而运转。

再者，在一实施例，如上所述的具煞车的风扇装置，其中启动该风扇马达的煞车作用时，该控制单元会先停止输出该驱动信号至该驱动单元， 使该风扇马达停止运转，之后再停止输出该抑制煞车信号至该煞车单元，使该煞车单元对于该风扇马达产生煞车作用。

再者，在一实施例，如上所述的具煞车的风扇装置，其中该驱动单元包括一第一驱动开关、一第二驱动开关、一第三驱动开关及一第四驱动开关，且该第一驱动开关、该第二驱动开关、该第三驱动开关及该第四驱动开关分别与该控制单元电性连接。

再者，在一实施例，如上所述的具煞车的风扇装置，其中该煞车单元包括：一第一煞车开关、一第二煞车开关、一第一电阻、一第二电阻、一第三煞车开关、一第四煞车开关、一第三电阻及一第四电阻；该控制单元分别电性连接该第一煞车开关的第一端及该第二煞车开关的第一端；该第一电阻一端电性连接该第一煞车开关的第二端，另一端则电性连接该第三电阻一端及该第三煞车开关的第一端，该第三电阻的另一端再电性连接该电源单元；该第二电阻一端电性连接该第二煞车开关的第一端，另一端则电性连接该第四电阻一端及该第四煞车开关的第一端，该第四电阻的另一端再电性连接该电源单元。

再者，在一实施例，如上所述的具煞车的风扇装置，其中该第三煞车开关的第二端电性连接该风扇马达的该第一端及该驱动单元的该第一驱动开关、该第二驱动开关；该第四煞车开关的第二端电性连接该风扇马达的该第二端及该驱动单元的该第三驱动开关、该第四驱动开关；以及该第一煞车开关的第三端、该第二煞车开关的第三端、该第三煞车开关的第三端、该第四煞车开关的第三端皆分别接地。

再者，在一实施例，如上所述的具煞车的风扇装置，其中该煞车单元包括：一第一煞车开关、一第二煞车开关、一第一电阻、一第二电阻、一第一继电器及一第二继电器﹔该控制单元分别电性连接该第一煞车开关的第一端及该第二煞车开关的第一端；该第一煞车开关的第二端电性连接该第一继电器的第三端，该第一电阻一端电性连接该第一继电器的第二端，另一端则电性连接该电源单元；该第二煞车开关的第二端电性连接该第二继电器的第三端，该第二电阻一端电性连接该第二继电器的第二端，另一端则电性连接该电源单元。

再者，在一实施例，如上所述的具煞车的风扇装置，其中该第一继电 器的第一端电性连接该风扇马达的该第一端及该驱动单元的该第一驱动开关、该第二驱动开关；该第二继电器的第一端电性连接该风扇马达的该第二端及该驱动单元的该第三驱动开关、该第四驱动开关；以及该第一煞车开关的第三端、该第二煞车开关的第三端、该第一继电器的第一端、该第二继电器的第一端皆分别接地。

本发明的技术效果在于当风扇马达损坏时还可以持续对于风扇马达产生煞车作用。

附图说明

图1为本发明的风扇装置的方块图。

图2为第一霍尔元件及第二霍尔元件于风扇马达的相对位置示意图。

图3为风扇马达正向运转时第一检测信号及第二检测信号的信号时序图。

图4为风扇马达反向运转时第一检测信号及第二检测信号的信号时序图。

图5为本发明的控制单元输出的抑制煞车信号及驱动信号的信号时序图。

图6为本发明的风扇装置的第一实施例电路图。

图7为本发明的风扇装置的第二实施例电路图。

附图标记说明：

1…风扇装置

10…风扇马达

11…第一端

12…第二端

20…驱动单元

21…第一驱动开关

22…第二驱动开关

23…第三驱动开关

24…第四驱动开关

30…控制单元

31…抑制煞车信号

32…驱动信号

40…煞车单元

401…第一煞车开关

402…第二煞车开关

403…第三煞车开关

404…第四煞车开关

405…第一电阻

406…第二电阻

407…第三电阻

408…第四电阻

409…第一继电器

410…第二继电器

50…电源单元

51…直流电压

60…检测单元

61…第一霍尔元件

611…第一检测信号

62…第二霍尔元件

621…第二检测信号

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，请参阅以下的详细说明和附图说明如下，而附图与详细说明仅作为对其进行说明用，并非用于限制本发明。

请参考图1，其是为本发明的风扇装置的方块图。上述风扇装置1包括一风扇马达10、一驱动单元20、一控制单元30(例如是microcontroller,mcu)、一煞车单元40、一电源单元50及一检测单元60。其中驱动单元20分别电性连接风扇马达10、控制单元30、煞车单元40及电源单元50；煞车单元40分别电性连接控制单元30及电源单元50；控制单元30电性连接检测单元60。

风扇马达10包括至少一线圈(图未示)，线圈具有一第一端11及一第二端12，第一端11及第二端12分别电性连接至驱动单元20的两端；当第一端11与第二端12短路时，风扇马达10即产生煞车的效果；而当第一端11与第二端12都接地时(相当于第一端11与第二端12短路时)，风扇马达10亦产生短路煞车的效果。本发明的煞车单元40即用以使第一端11与第二端12接地或不接地以产生或不产生短路煞车。

检测单元60包括第一霍尔元件61及第二霍尔元件62，请参考图2，图2为第一霍尔元件61及第二霍尔元件62于风扇马达10的相对位置示意图，其中第一霍尔元件61电性连接至控制单元30，用以检测风扇马达10的转动状态并产生一第一检测信号611传送至控制单元30；第二霍尔元件62同样电性连接至控制单元30，用以检测风扇马达10的转动状态并产生一第二检测信号621传送至控制单元30。其中上述第一检测信号及第二检测信号可为相位信号，且为了使第一检测信号611与第二检测信号621产生相位差，以通过检测信号的相位差判断风扇马达10是正处于正向运转或反向运转，因此，第一霍尔元件61及第二霍尔元件62是分别设置在相对风扇马达10的不同位置处，而上述相位差可设计在30°至90°之间。

驱动单元20是包括一桥式电路，该桥式电路例如可以为全桥式电路，于本实施例中包括一第一驱动开关21、一第二驱动开关22、一第三驱动开关23及一第四驱动开关24，而上述的驱动开关可以为mosfet；其中第一驱动开关21、第二驱动开关22、第三驱动开关23及第四驱动开关24分别与控制单元30电性连接，且控制单元30是输出至少一驱动信号32以分别控制第一驱动开关21、第二驱动开关22、第三驱动开关23及第四驱动开关24轮流开启及关闭以驱动风扇马达10运转。

电源单元50用以传送一直流电压51至煞车单元40及驱动单元20；煞车单元40的两端分别电性连接风扇马达10的线圈的第一端11及第二端12，煞车单元40在未接受到控制单元30发送的抑制煞车信号31时，是通过上述直流电压51启动煞车机制，使线圈的第一端11及第二端12因短路接地而对于风扇马达10产生煞车效果；反的，当控制单元30传送一抑制煞车信号31至煞车单元40，因煞车单元40不作用而使线圈的第一端11及第二端12不会接地，即不会产生煞车效果；上述的抑制煞车信号31可为例如 一高(high)电平信号，用以解除煞车单元40对于风扇马达10的线圈产生的煞车效果。

上述当控制单元30能传送抑制煞车信号31至煞车单元40时，代表整体是统处于正常的状态，即风扇马达10无须煞车；此外，控制单元30会在同时满足下述三种状况下传送抑制煞车信号31至煞车单元40：

1.控制单元30正常工作。

2.控制单元30通过第一霍尔元件61检测得知风扇马达10正常运转。

3.控制单元30通过第一霍尔元件61及第二霍尔元件62检测得知风扇马达10不为反转。

相反地，当控制单元30不传送抑制煞车信号31至煞车单元40时，代表风扇马达10处于异常的状态，因此，需通过煞车单元40提供风扇马达10煞车效果；亦即，下述三种状况其中之一发生时，控制单元30将不传送抑制煞车信号31至煞车单元40：

1.控制单元30无法正常工作；例如控制单元30损坏。

2.控制单元30通过第一霍尔元件61检测得知风扇马达10未正常运转；例如第一驱动开关21、第二驱动开关22、该第三驱动开关23或第四驱动开关24损坏而使得风扇马达10不运转。

3.控制单元30通过第一霍尔元件61及第二霍尔元件62检测得知风扇马达10反转；例如风扇马达10无法工作而被位于同一系统内的其他风扇吹成反向运转。

相关技术的风扇的煞车电路的缺点为，当风扇驱动电路的晶体管(或mosfet)损坏或是控制单元损坏时，即没有煞车功能；然而本发明如上所述，可在控制单元30损坏或晶体管(或mosfet)(即第一驱动开关21、第二驱动开关22、第三驱动开关23或第四驱动开关24)损坏时仍可使风扇马达10产生煞车效果，其是巧妙地利用整体是统处于正常时由控制单元30传送抑制煞车信号31以抑制煞车(无须煞车)，而整体是统处于异常时控制单元30不传送(或因控制单元30损坏而无法传送)抑制煞车信号31以启动煞车(须煞车)。

请参考图3，其是为风扇马达10正向运转时，第一霍尔元件61及第二霍尔元件62通知控制单元30的第一检测信号611及第二检测信号621的 信号时序图；当风扇马达10正向运转时，第一霍尔元件61所检测并传送的第一检测信号611会超前于第二霍尔元件62所检测并传送的第二检测信号621。请参考图4，其是为风扇马达10反向运转时，第一霍尔元件61及第二霍尔元件62通知控制单元30的第一检测信号611及第二检测信号621的信号时序图；当风扇马达10反向运转时，第一霍尔元件61所检测并传送的第一检测信号611会落后于第二霍尔元件62所检测并传送的第二检测信号621。

配合图3所示，正转时序例如为：第一霍尔元件61检测的第一检测信号611为高(high)，第二霍尔元件62检测的第二检测信号621为低(low)；接着，第一霍尔元件61检测的第一检测信号611为高(high)，第二霍尔元件62检测的第二检测信号621为高(high)；接着，第一霍尔元件61检测的第一检测信号611为低(low)，第二霍尔元件62检测的第二检测信号621为高(high)；接着，第一霍尔元件61检测的第一检测信号611为低(low)，第二霍尔元件62检测的第二检测信号621为低(low)；接着，第一霍尔元件61检测的第一检测信号611为高(high)，第二霍尔元件62检测的第二检测信号621为低(low)；余此类推。如果为非以上时序者即判定为反转。因此，控制单元30通过第一霍尔元件61及第二霍尔元件62分别检测的第一检测信号611及第二检测信号621的相位差而可以得知风扇马达10为正向运转或反向运转，并在反向运转时启动煞车。

再者，当第一驱动开关21、第二驱动开关22、第三驱动开关23或第四驱动开关24损坏而使得风扇马达10不运转时，控制单元30可通过第一霍尔元件61检测的第一检测信号611得知，风扇马达10进入锁住模式(lockmode)，此时即启动煞车，当风扇马达10尝试重启(restart)时煞车才解除。当风扇马达10尝试重启(restart)时，煞车会解除，所以风扇马达10有可能被同一系统内的其他风扇吹成反转，故同时利用第二霍尔元件62检测风扇马达10是否反向运转；且当检测风扇马达10反向运转时即启动煞车。

请参考图5，其是为本发明的抑制煞车信号31与控制单元30控制第一驱动开关21、第二驱动开关22、第三驱动开关23及第四驱动开关24的信号时序图。如图5所示，控制单元30是先传送抑制煞车信号31(例如图5中为一高电平(hi)信号)至煞车单元40以解除煞车单元40对于风扇马 达10的煞车作用后，控制单元30才输出至少一驱动信号32至驱动单元20以驱动风扇马达10启动而运转；此外，若需启动风扇马达10的煞车作用时，控制单元30会先停止输出驱动信号32至驱动单元20，使风扇马达10停止运转且因惯性作用而慢慢地停止转动，之后再停止输出抑制煞车信号31至煞车单元40，使煞车单元40对于风扇马达10启动煞车作用。因此，则可避免因快速启动煞车单元40的煞车作用而对于风扇马达10或驱动单元20产生保护作用。

以下内容为叙述本发明的风扇装置1的煞车单元40的煞车控制原理。请参考图6，其是为本发明的风扇装置的第一实施例电路图。图6所示的元件与前述图示所示的元件相同者，为符合简洁因素，故于此不再赘述。其中煞车单元40包括一第一煞车开关401、一第二煞车开关402、一第一电阻405、一第二电阻406、一第三煞车开关403、一第四煞车开关404、一第三电阻407及一第四电阻408。

控制单元30分别电性连接第一煞车开关401的第一端及第二煞车开关402的第一端；第一电阻405一端电性连接第一煞车开关401的第二端，另一端则电性连接第三电阻407一端及第三煞车开关403的第一端，第三电阻407的另一端再电性连接电源单元50；第二电阻406一端电性连接第二煞车开关402的第一端，另一端则电性连接第四电阻408一端及第四煞车开关404的第一端，第四电阻408的另一端再电性连接电源单元50；第三煞车开关403的第二端电性连接风扇马达10的第一端11及驱动单元20的第一驱动开关21、第二驱动开关22；第四煞车开关404的第二端电性连接风扇马达10的第二端12及驱动单元20的第三驱动开关23、第四驱动开关24；第一煞车开关401的第三端、第二煞车开关402的第三端、第三煞车开关403的第三端、第四煞车开关404的第三端皆分别接地。

当控制单元30传送一高电平(hi)的抑制煞车信号31至煞车单元40的第一煞车开关401及第二煞车开关402时，第一煞车开关401及第二煞车开关402导通接地，使得第一电阻405及第三电阻407通过电源单元50输出的直流电压51分压后的电压无法导通第三煞车开关403(因分压后的电压不够高而无法导通)，且第三煞车开关403因不导通而不接地；再者，第二电阻406及第四电阻408同样通过电源单元50输出的直流电压51分 压后的电压无法导通第四煞车开关404(因分压后的电压不够高而无法导通)，且第四煞车开关404因不导通而不接地，据此，煞车单元40对于风扇马达10并无法启动煞车作用。

当控制单元30不传送抑制煞车信号31至第一煞车开关401及第二煞车开关402时，第一煞车开关401及第二煞车开关402因不导通而不接地，使得第一电阻405通过电源单元50输出的直流电压51分压后的电压导通第三煞车开关403(因分压后的电压够高而导通)，且第三煞车开关403因导通接地；再者，第二电阻406及第四电阻408同样通过电源单元50输出的直流电压51分压后的电压导通第四煞车开关404(因分压后的电压够高而导通)，且第四煞车开关404因导通接地，据此，风扇马达10的线圈的第一端11及第二端12分别因接地短路而对于风扇马达10启动煞车作用。

请参考图7，其是为本发明风扇装置的第二实施例电路图。图7所示的元件与前述图示所示的元件相同者，为符合简洁因素，故于此不再赘述。其中煞车单元40包括一第一煞车开关401、一第二煞车开关402、一第一电阻405、一第二电阻406、一第一继电器409及一第二继电器410。控制单元30分别电性连接第一煞车开关401的第一端及第二煞车开关402的第一端；第一煞车开关401的第二端电性连接第一继电器409的第三端，第一电阻405一端电性连接第一继电器409的第二端，另一端则电性连接电源单元50；第二煞车开关402的第二端电性连接第二继电器410的第三端，第二电阻406一端电性连接第二继电器410的第二端，另一端则电性连接电源单元50；第一继电器409的第一端电性连接风扇马达10的第一端11及驱动单元20的第一驱动开关21、第二驱动开关22；第二继电器410的第一端电性连接风扇马达10的第二端12及驱动单元20的第三驱动开关23、第四驱动开关24；第一煞车开关401的第三端、第二煞车开关402的第三端、第一继电器409的第一端及第二继电器410的第一端皆分别接地。

当控制单元30传送一高电平(hi)的抑制煞车信号31至煞车单元40的第一煞车开关401及第二煞车开关402时，第一煞车开关401及第二煞车开关402导通接地，使得第一继电器409及第二继电器409不接地而不启动风扇马达10的煞车作用。

当控制单元30不传送抑制煞车信号31至第一煞车开关401及第二煞 车开关402时，第一煞车开关401及第二煞车开关402因不导通而不接地，使得第一继电器409及第二继电器409接地，以及风扇马达10的线圈的第一端11及第二端12分别因接地短路而对于风扇马达10启动煞车作用。

本发明的技术效果在于当风扇马达损坏时还可以持续对于风扇马达产生煞车作用。

然以上所述者，仅为本发明的较佳实施例，当不能限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本发明的专利涵盖范围意图保护的范畴。本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。综上所述，当知本发明已具有产业利用性、新颖性与进步性，又本发明的构造亦未曾见于同类产品及公开使用，完全符合发明专利申请要件，爰依专利法提出申请。