专利名称：一种风扇散热控制电路及电视机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于散热控制技术领域，具体地说，是涉及ー种利用风扇进行散热的 控制电路以及采用所述风扇散热控制电路设计的电视机。
背景技术：
电视机在开机工作时，都会产生不同程度的热量，需要采取一定的措施将机内积聚的热量尽快地释放出去，才能确保机内的电子器件持续稳定的运行。对于一般家庭用途的电视机来说，由于电视机的功耗不会太大，因此，都是采用结构设计的方式进行散热，通常不会在电视机的机箱内加装散热风扇。但是，对于商用机来说，比如大尺寸的液晶电视机，由于其背光模组中设置的背光灯数目比较多，因此，消耗的功率比较大，散热量比较多，若单纯使用结构设计自身进行散热，往往难以满足散热要求。再者，对于某些需要使用广告机、数字标牌等显示设备的公共场所，比如加油站、银行、机场、地铁站等，需要对显示设备进行良好的密封，以达到防爆的安全要求。对于这种有特殊要求的显示设备，也需要在设备的机箱内额外加装风扇进行散热。目前，采用加装风扇进行散热的电器产品，一般都是使用定速风扇，风扇在产品整机开机时就开始运转，即使机内温度不高也照常运行，不仅造成一定程度的能源浪费，而且风扇运转时会产生一定的噪声，这也使得加装有散热风扇的电器产品从ー开机就发出扰人的噪音，对产品整机的满意度造成一定程度的影响。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种风扇散热控制电路，可以根据机内温度自动控制风扇运转，从而在确保整机热量及时释放的同时，有效降低了整机功耗，节约了能源。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现一种风扇散热控制电路，包括温度传感器、控制器和驱动电路；所述温度传感器检测当前温度并传输至所述的控制器，所述控制器在检测到当前温度大于设定温度时输出控制信号至驱动电路，通过驱动电路输出用于控制风扇运转的驱动电压输出至所述的风扇。进ー步的，在所述驱动电路中包含有一 NPN型三极管和一 P沟道MOS管，所述NPN型三极管的基极接收控制器输出的控制信号，发射极接地，集电极分别连接直流电源和P沟道MOS管的栅极，所述P沟道MOS管的源极连接所述的直流电源，漏极连接风扇的供电端。其中，所述直流电源的电压值等于风扇的额定工作电压。若采用开关型控制策略设计所述的风扇散热控制电路，即仅针对温度高低对风扇进行开关控制，则可以将所述NPN型三极管的基极连接到控制器的GPIO ロ，接收控制器输出的开关控制信号。进ー步的，在采用开关型控制策略吋，优选将所述P沟道MOS管的漏极通过电容接地，以起到风扇软启动的作用。[0011]若采用转速 控制策略设计所述的风扇散热控制电路，即可以针对温度的高低对风扇的转速进行调节，则可以将所述NPN型三极管的基极连接到控制器的PWM接ロ，接收控制器输出的PWM信号；所述P沟道MOS管的漏极通过积分电路连接所述风扇的供电端。此时，控制器可以通过改变PWM信号的占空比，来调节输出到风扇的驱动电压大小，进而达到对风扇转速的调节。进ー步的，在所述积分电路中包含有一电阻和ー电容，所述P沟道MOS管的漏极通过所述电阻一方面连接风扇的供电端，另ー方面经所述电容接地。为了防止P沟道MOS管非正常开启，在所述P沟道MOS管的源极与栅极之间优选并联滤波电容，以滤除纹波干扰。优选的，所述温度传感器优选采用支持I2C总线协议的温度传感器，通过I2C总线连接所述的控制器，传输检测到的当前温度值。基于上述风扇散热控制电路结构，本实用新型还提供了一种采用所述风扇散热控制电路设计的电视机，将所述风扇散热控制电路设置在电视机的机箱内，包括温度传感器、控制器和驱动电路；利用所述温度传感器检测当前温度并传输至所述的控制器，所述控制器在检测到当前温度大于设定温度时输出控制信号至驱动电路，通过驱动电路输出用于控制风扇运转的驱动电压输出至所述的风扇，以控制所述风扇运转，对电视机机箱内的电路板或者显示屏的背光模组进行散热。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型的风扇散热控制电路可以根据电器设备机箱内的当前温度对散热风扇进行自动开关和转速控制，实现了机内温度的有效调节，在确保电器设备安全运行的同时，降低了整机功耗，节约了能源。将其应用于商业电视产品中，还可以有效控制整机噪声，进ー步提高产品的用户满意度。结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
图I是本实用新型所提出的风扇散热控制电路的整体电路架构框图；图2是图I所示风扇散热控制电路的一种实施例的电路原理图；图3是图I所示风扇散热控制电路的另ー种实施例的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细地描述。实施例一，本实施例为了达到根据设备温度高低自动控制其散热风扇运转的智能化设计目的，需要在要求散热的电器设备中增设温度传感器，用于检测设备的工作温度，參见图I所示。本实施例仅以电视产品作为所述的电器设备为例进行具体说明。将所述温度传感器设置在电视机的机箱内部，具体可以安装在靠近电视机机芯电路板上对温度要求较高的关键器件周围，例如主芯片等，或者安装在工作时释放热量较大的电子器件附近，例如显示屏的背光模组等，具体可以根据产品的实际情况选择合适的位置进行布设，本实施例对此不进行具体限制。[0025]通过温度传感器检测到的箱内温度需要与设定温度进行比较后，才能确定是否需要开启风扇进行散热。因此，在设计风扇散热控制电路时，需要使用一个控制器连接所述的温度传感器，接收温度传感器采集到的箱内当前温度，并与预先写入的设定温度进行比较，当检测到箱内温度大于设定温度时，生成控制信号输出至驱动电路，以生成足以驱动风扇开启的驱动电压输出至风扇的供电端，以驱动风扇开启运转，进行散热。[0026]作为本实施例的一种优选设计方案，所述控制器可以直接选用电视机主板上的主芯片进行风扇散热控制电路的具体设计。电视机的主芯片主要负责视频信号的处理以及各种控制信号的处理，并输出LVDS信号至液晶屏，以控制液晶屏播放视频节目。考虑到电视机中的主芯片大多使用I2C总线进行通信，因此，优选采用可以支持I2C总线协议的温度传感器进行散热电路的设计，如图I所示。将温度传感器通过I2C总线连接到主芯片的I2C总线接口上，通过软件设计控制所述主芯片每隔一定的时间通过I2C总线访问一次温度传感器，采集机箱内部的当前温度，进而与预先设定的设定温度进行比较。当机内温度大于设定温度吋，控制风扇开启或者使其工作在合适的转速，实现机内热量的快速散出；而当机内温度小于设定温度吋，控制风扇关闭或者低速运行，以降低产品的整机功耗。当然，所述设定温度可以是同一个值，也可以是不同的值，比如可以设定温度上限和温度下限两个设定值。当通过温度传感器采集到的机内温度大于温度上限值时，控制风扇开启或者对其转速做进ー步调节，以达到快速降低机内温度的目的。当散热风扇运转使机内温度下降后，若机内温度小于温度下限值，则控制风扇关闭，以节约能源。采用设定两个温度设定值的好处在于可以给机内温度的控制留出一定的余量，避免散热风扇在短时间内反复启动。对于散热风扇的运转控制方式，本实施例提出两种具体设计方案ー种是开关型控制；一种是转速型控制。下面对两种控制方式分别进行详细描述。I、散热风扇的开关型控制方案。开关型控制方案的控制原理是根据电视机机箱内的温度高低控制散热风扇开启或者关闭的控制策略，只需要主芯片产生高低电平的脉冲控制信号FAN_CTRL，以通过驱动电路实现对散热风扇的开关控制。在本实施例中，所述驱动电路可以具体采用ー颗NPN型三极管Vl和ー颗P沟道增强型MOS管V2配合简单的外围电路构建形成，如图2所示。将所述NPN型三极管Vl的基极通过串联的限流电阻Rl连接主芯片的其中一路GPIO ロ，接收主芯片通过所述GPIO ロ输出的开关控制信号FAN_CTRL，即高低电平的脉冲信号，所述限流电阻Rl用于限制三极管Vl的基极电流。将所述NPN型三极管Vl的发射极接地，集电极通过串联的限流电阻R2—方面连接MOS管V2的栅极，另一方面通过限流电阻R3连接直流电源。所述直流电源的电压值优选为散热风扇的额定工作电压值，例如对于12V的直流风扇来说可以选用+12V的直流电源，以确保风扇的安全开启。所述限流电阻R2、R3不仅可以起到限制三极管Vl的集电极电流和MOS管V2的栅极电流的作用，而且还可以为MOS管V2提供一个开启电压，实现对MOS管V2的通断控制。将所述MOS管V2的源极连接到所述的直流电源上，以下均以+12V直流电源为例进行说明，漏极连接散热风扇的供电端XPl或者XP2，通过改变MOS管V2的通断状态来控制+12V直流电源向散热风扇的输出，以控制散热风扇开启或者关闭。同时，在驱动电路中使用MOS管V2还可以起到对+12V直流电源进行隔离的作用。[0032]所述散热风扇可以设置ー个，也可以设置两个，具体可以根据电器设备的散热要求或者热量产生的多少有针对性的选择配置，本实施例对此不进行具体限制。[0033]在所述MOS管V2的源极和栅极之间还可以进ー步并联滤波电容C4，如图2所示，以滤除+12V直流电源中的纹波干扰，防止MOS管V2因受纹波干扰而意外开启。在所述MOS管V2的漏极还可以进ー步连接用于储存电荷的电容C1-C3，如图2所示。所述电容可以选择一路连接在MOS管V2的漏极与地之间，也可以采用多路并联的方式连接在MOS管V2的漏极与地之间，在风扇通电时，以起到控制风扇软启动的作用。图2所示风扇散热控制电路的工作原理是当电视机的机箱内温度高于设定温度时，主芯片通过其GPIO ロ输出高电平的控制信号FAN_CTRL，比如+3. 3V。此时，NPN型三极管Vl的发射结和集电结正偏，三极管Vl进入饱和状态，发射极和集电极导通，将P沟道MOS管V2的栅极电压拉低，进而使MOS管V2导通并进入恒流区，向散热风扇的供电端XP1、XP2输出驱动电压，即+12V的直流电源，控制风扇开启运转，进行散热。当电视机的机箱内温度偏低吋，即低于设定温度吋，主芯片将控制信号FAN_CTRL置为低电平。此时，NPN型三极管Vl的基极与发射极之间的结电压Vbe〈0.6V，发射结和集电结都处于反偏状态，三极管Vl处于截止区。由于三极管Vl的b，e，c三个电极电流几乎为0，电阻R3两端的压差几乎为0，因而MOS管V2的栅源极电压VGS约为0，远小于MOS管V2的开启电压，使MOS管V2也处于截止区，切断+12V直流电源向风扇的供电，使风扇关闭，停止运转。2、散热风扇的转速型控制方案。转速型控制方案的控制原理是根据电视机机箱内的温度高低控制散热风扇转速的控制策略，需要主芯片产生占空比可调的脉宽控制信号PWM，通过驱动电路以实现对散热风扇转速的调节。在本实施例中，所述驱动电路同样可以采用如图2所示的NPN型三极管Vl和P沟道增强型MOS管V2配合简单的外围电路构建而成，不同之处在于需要在MOS管V2的漏极连接积分电路，以改变输出至散热风扇的驱动电压的大小，如图3所示。图3中，将NPN型三极管Vl的基极通过串联的限流电阻Rl连接主芯片的PWM接ロ，接收主芯片输出的PWM信号。NPN型三极管Vl与P沟道增强型MOS管V2之间的连接关系同上述开关型控制方案中的相关描述，本实施例在此不作重复说明。在P沟道MOS管V2的漏极连接积分电路，具体可以采用一个电阻R4和一个电容C2连接而成。将P沟道MOS管V2的漏极通过串联的电阻R4—方面连接散热风扇的供电端XP1、XP2 ;另一方面通过电容C2接地，通过改变电阻R4和电容C2的參数值可以调节积分电路的充电时间。其工作原理是主芯片定时通过温度传感器采集电视机的机箱内温度，温度越高则输出的PWM信号的占空比越大，在一个脉冲周期内高电平持续的时间越长；反之，机内温度越低，输出的PWM信号的占空比越小，在一个脉冲周期内高电平持续的时间越短。当控制信号处于脉冲的高电平时，与上述开关型控制方案中的驱动电路的工作过程类似，MOS管V2开启，+12V直流电源通过电阻R4对电容C2充电。当控制信号处于脉冲的低电平时，MOS管V2截止，停止向电容C2充电。根据充电时间的长短，在电容C2上可以形成根据机内温度不同而不同的风扇供电电压，从而控制散热风扇以不同的转速旋转，表现为机内温度越高，风扇转速越快，实现快速散热；机内温度越低，风扇转速越慢，实现缓慢降温。[0042]—般来讲，12V的风扇都有一个启动电压,该启动电压一般大于8V,所以通过主芯片输出的PWM信号的控制范围只能从8V到12V。当然，所述驱动电路也可以采用其他开关元件或者集成芯片组建实现，本实施例并不仅限于以上举例。在电视机等需要内置风扇进行散热的电器设备中配置本实施例所提出的风扇散热控制电路，不仅散热效果显著，运行安全可靠，而且结构简单，成本低，对电器产品的市场竞争能力不会带来明显的影响。当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，应当指出的是，对于本技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种风扇散热控制电路，其特征在于包括温度传感器、控制器和驱动电路；所述温度传感器检测当前温度并传输至所述的控制器，所述控制器在检测到当前温度大于设定温度时输出控制信号至驱动电路，通过驱动电路输出用于控制风扇运转的驱动电压输出至所述的风扇。
2.根据权利要求I所述的风扇散热控制电路，其特征在于在所述驱动电路中包含有一 NPN型三极管和一 P沟道MOS管，所述NPN型三极管的基极接收控制器输出的控制信号，发射极接地，集电极分别连接直流电源和P沟道MOS管的栅极，所述P沟道MOS管的源极连接所述的直流电源，漏极连接风扇的供电端。
3.根据权利要求2所述的风扇散热控制电路，其特征在于所述直流电源的电压值等于风扇的额定工作电压。
4.根据权利要求3所述的风扇散热控制电路，其特征在于所述NPN型三极管的基极连接控制器的GPIO ロ，接收控制器输出的开关控制信号。
5.根据权利要求4所述的风扇散热控制电路，其特征在于所述P沟道MOS管的漏极通过电容接地。
6.根据权利要求3所述的风扇散热控制电路，其特征在于所述NPN型三极管的基极连接控制器的PWM接ロ，接收控制器输出的PWM信号；所述P沟道MOS管的漏极通过积分电路连接所述风扇的供电端。
7.根据权利要求6所述的风扇散热控制电路，其特征在于在所述积分电路中包含有一电阻和ー电容，所述P沟道MOS管的漏极通过所述电阻一方面连接风扇的供电端，另一方面经所述电容接地。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的风扇散热控制电路，其特征在于在所述P沟道MOS管的源极与栅极之间并联有滤波电容。
9.根据权利要求I至7中任一项所述的风扇散热控制电路，其特征在于所述温度传感器为支持I2C总线协议的温度传感器，通过I2C总线连接所述的控制器。
10.一种电视机，其特征在于在电视机的机箱内设置有如权利要求I至9中任ー项权利要求所述的风扇散热控制电路。
专利摘要本实用新型公开了一种风扇散热控制电路及电视机，包括温度传感器、控制器和驱动电路；所述温度传感器检测当前温度并传输至所述的控制器，所述控制器在检测到当前温度大于设定温度时输出控制信号至驱动电路，通过驱动电路输出用于控制风扇运转的驱动电压输出至所述的风扇。本实用新型的风扇散热控制电路可以根据电器设备机箱内的当前温度对散热风扇进行自动开关和转速控制，实现了机内温度的有效调节，在确保电器设备安全运行的同时，降低了整机功耗，节约了能源。将其应用于商业电视产品中，还可以有效控制整机噪声，进一步提高产品的用户满意度。
文档编号H04N5/64GK202396132SQ20122000388
公开日2012年8月22日 申请日期2012年1月6日 优先权日2011年12月22日
发明者倪立亭, 王继东, 陶伟业 申请人:青岛海信电器股份有限公司