专利名称：多段速智慧型风扇转速的控制装置与方法
技术领域：
本发明涉及风扇转速控制技术，尤其是指一种多段速智慧型风扇转速的控制装置与方法。
背景技术：
由于电子元件的高速度与复杂化，使得电子元件在工作时会产生可观的热量，所以许多电子元件上或是在其工作的环境中，需设置有一散热风扇，以便以有效冷却电子元件而使其能正常工作。目前在使用PC、绘图卡或笔记型电脑时，一般关注的重点在于散热风扇的转速控制与噪音问题。而在控制散热风扇的运转方式上，除了全开全关(ON/OFF)之外，主要是用脉宽调变(pulse width modulation，PWM)来控制风扇运转，即在每一单位时间内调整工作周期(duty cycle)的差异，据以控制风扇转速。其中，工作周期的定义为单位时间内高准位的百分比，例如，30％工作周期即表示一个单位时间中，有30％的时脉为高准位。散热风扇的噪音问题发生在散热风扇转速较高时，即风扇转速愈高，噪音愈大。而风扇转速的控制可以软件控制方式来实现，但其会占用中央处理器(CPU)的资源，因而导致中央处理器负载增加，降低整个系统的效能。另一种风扇转速的控制是以硬件控制方式来实现。如图1所示，风扇控制器10根据温度检测器12的检测结果来产生脉宽调变输出PWM，而切换电晶体14以便依据该脉宽调变输出PWM的工作周期来控制充电电晶体18开启的时间长度，进而控制电容20的充电量，据以改变风扇22的工作电压而达到控制风扇22转速的目的。此方式不需通过中央处理器，所有控制风扇22转速的活动是由风扇控制器10负责，因为不占用中央处理器的资源，故不会降低整个系统的效能。
目前以硬件控制风扇转速的方式主要有两种，第一种为恒温控制风扇转速方式，其在设定一期望温度后，风扇会根据此温度自动调整转速，使温度值维持在固定值，此方式的缺点在于当期望温度设定太低时，风扇22会以较高转速运转，如此便会有噪音的问题出现，而设定太高时，风扇转速虽较低，但整体系统效率会因高温而有所影响。
另一种硬件风扇转速控制方式是根据温度与相对应的风扇转速控制的期望PWM值来控制风扇转速，亦即设定温度与风扇22的最大、最小值与PWM转速固定增量值(Increment)，根据当时温度高低来决定相对应的转速，当温度大于某上限设定值后风扇22便以全转方式(Duty cycle＝100％)运转，然而，此种基于PWM的风扇转速控制方式的问题在于无法适用于每一规格的风扇22，如图2所示，假设两种不同规格的风扇，其起动电压不但彼此不同，其特征曲线分别为曲线F1以及曲线F2，在相同PWM的工作周期下，两者所对应的转速分别为RPM1(假设为5500转)以及RPM2(假设为6500转)，而假设此PWM的工作周期所对应的理想转速为6000转，则对应至曲线F2的风扇的转速显得过高，故要使F2达成理想转速6000转，其PWM设定只需较此PWM低即可，所以产生的噪音会相对较低；而对应至曲线F1的风扇的PWM的工作周期显得过低，这将导致待测物的温度居高不下。
由于上述的原因，其将造成使用者需针对不同的风扇22来设定不同PWM的工作周期，进而导致使用者的困扰。此外，由曲线F1以及曲线F2可以观察得知，曲线F1以及曲线F2并非直线，即PWM的工作周期与理想转速并非线性关系，以风扇特性曲线为例，当风扇启动后，PWM的工作周期较小时，只需稍微增加PWM的工作周期即能有较明显的加速。而当PWM的工作周期较大时，持续增加PWM周期对风扇转速的影响只有些微量调整，因此时风扇转速已趋于饱和，此即说明PWM的工作周期与转速并非纯线性关系，所以根据温度来调整PWM的工作周期方式来控制风扇转速的方式需进行额外的修正。由上述中得知，公知技术实有改进的必要。
发明内容
本发明的主要目的是在提供一种多段速智慧型风扇转速控制的装置和方法，以便能提供适当的风扇转速。
本发明的另一目的是在提供一种多段速智慧型风扇转速控制的装置和方法，以便能适用于各种规格不同的风扇。
为实现本发明的目的，本发明所提供的一种多段速智慧型风扇转速的控制装置，包括一风扇转速检测器，检测该风扇的转速并输出一风扇转速参数；一温度检测器，检测一设置有该风扇的待测物的温度并输出一目前温度参数；一调整控制器，将该目前温度参数参照至少二组温度-转速参数以求出一期望转速参数；一比较器，其比较该风扇转速参数与该期望转速参数的大小，并输出一转速改变参数；一风扇控制器，其依据该转速改变参数而调整该风扇的转速。
所述的多段速智慧型风扇转速的控制装置，其更包含一暂存器，用以储存该至少二温度-转速参数。
所述的多段速智慧型风扇转速的控制装置，其中该调整控制器是将该目前温度参数参照由连结该至少二组温度-转速参数所形成的风扇特征曲线而求出该期望转速。
所述的多段速智慧型风扇转速的控制装置，其中该风扇控制器是以改变其PWM输出的工作周期来调整该风扇的转速，当目前转速参数大于期望转速参数时，该风扇控制器降低PWM输出的工作周期；当目前转速参数小于期望转速参数，该风扇控制器增加PWM输出的工作周期；当目前转速参数等于期望转速参数，该风扇控制器维持PWM输出的工作周期。
所述的多段速智慧型风扇转速的控制装置，其中该至少二组温度-转速参数为风扇在最低转速时的温度-转速参数及风扇在最高转速时的温度-转速参数。
为实现本发明的目的，本发明所提供的一种多段速智慧型风扇转速的控制方法，包括下列步骤(A)检测设置有该风扇的待测物的目前温度参数以及该风扇的目前转速参数；(B)将该目前温度参数参照至少二组温度转速参数以求出一期望转速参数(C)比较该目前转速参数以及该期望转速参数的大小；(D)依据步骤(C)的结果以调整该风扇的转速，再执行步骤(A)。
所述的多段速智慧型风扇转速的控制方法，其中于步骤(B)中，是将该目前温度参数参照由连结该至少二组温度-转速参数所形成的风扇特征曲线而求出该期望转速。
所述的多段速智慧型风扇转速的控制方法，其中于步骤(D)中，当目前转速参数大于期望转速参数时，将风扇转速降低；当目前转速参数小于期望转速参数时，将风扇转速增加；当目前转速参数等于期望转速参数，维持风扇转速。
所述的多段速智慧型风扇转速的控制方法，其中于步骤(B)中，该至少二组温度-转速参数为风扇在最低转速时的温度-转速参数及风扇在最高转速时的温度-转速参数。
所述的多段速智慧型风扇转速的控制方法，其于步骤(A)之前更包含一步骤(E)以在一预设的时间全速运转风扇来提供该风扇的最高转速参数。
由上述中可知，本发明风扇转速控制装置和方法可依规格不同的风扇而自动更新温度-转速参数，不需使用者手动调整，再通过由调整风扇转速来降低待测物的温度，故能达到本发明的目的。
图1是公知扇转速控制系统的示意图；图2是公知脉宽调变参数与温度参数的波形图；图3是本发明风扇转速控制系统的示意图；图4是本发明风扇转速控制方法的流程图；图5是本发明脉风扇转速参数与温度参数的波形图。
具体实施例方式
有关本发明的多段速智慧型风扇转速的控制装置与方法，请先参照图3所示的系统架构图，其主要包括风扇转速检测器30、温度检测器12、调整控制器34、暂存器32、比较器36、风扇控制器10等元件，其中，相似于先前技术中所述，风扇控制器10所产生的脉宽调变输出PWM切换电晶体14，以便依据该脉宽调变输出PWM的工作周期来控制充电电晶体18开启的时间长度，进而控制电容20的充电量，据以改变风扇22的工作电压而进行风扇22转速的调整。
前述风扇转速检测器30是用以检测该风扇22的实际转速并输出一风扇转速参数。其中风扇转速的检测可通过由计算风扇22内部线圈的相位变化即能得知。
前述温度检测器12是用以检测待测物(例如设置有该风扇22的电子元件或其工作环境)的温度，并输出目前温度参数。
前述暂存器32是预存有复数组温度-转速参数，该调整控制器34则依据目前温度参数以及该暂存器32所储存的温度-转速参数以输出一期望转速参数。该比较器36用以比较该风扇转速参数与期望转速参数的大小，以输出转速改变参数；而该风扇控制器10便依据转速改变参数来调整风扇22的转速。
图4是本发明风扇22转速控制方法的流程图，其首先将风扇22全速运转(步骤S50)，等候一段时间(例如5秒)之后(步骤S52)，将风扇22最高转速参数予以锁定并储存(步骤S54)。由于不同规格的风扇22的最高转速并不相同，通过由步骤S50以及步骤S52，可由风扇转速检测器30检测风扇22的最高转速参数并储存于暂存器32中。如此一来，本发明的方法能适用于不同规格的风扇22，而不需使用者自行调整。
于步骤S56中，以温度检测器12检测设置有该风扇的待测物的目前温度参数，以便由调整控制器34将该目前温度参数参照暂存器32中所储存的复数组温度-转速参数而计算出期望转速参数。其中，暂存器32中至少储存二组温度-转速参数，而每组温度-转速参数包括一温度参数以及一转速参数。如图5所示，假设仅储存二组温度-转速参数；风扇在最低转速时的温度-转速参数A(Tmin，Rmin)及风扇在最高转速时的温度-转速参数B(Tmax，Rmax)。其中Tmin表示启动风扇22时的最低温度；Tmax表示风扇22需要到达全速运转时的温度；Rmin表示启动风扇22时的最低转速；Rmax表示风扇22的最高转速。如图5所示，在温度-风扇转速的座标轴上，该温度-转速参数A以及B的连线即风扇的特征曲线L1。而假设此时目前温度参数为Ti，通过由将目前温度参数Ti参照该特征曲线L1即能计算出对应至目前温度参数Ti的期望转速参数Ri(使用内插法而计算得知)。此外，该暂存器32可储存二组以上的温度-转速参数，以增进风扇特征曲线的精确性，例如，储存三组温度-转速参数A(Tmin，Rmin)，B(Tmax，Rmax)以及C(TX，RX)，其中，温度-转速参数C乃介于最边界的二组之间。而温度-转速参数A、C、B的连线即风扇的特征曲线L2。假设此时目前温度参数为Ti，通过由特征曲线L2即能计算出对应至目前温度参数Ti的期望转速参数Ri’。由此可知，通过由风扇的特征曲线，当检测出待测物的目前温度参数时，即能输出对应至此目前温度参数的期望转速参数，且两者之间是存在线性关系，不需额外的修正参数。
于步骤S58中，比较该期望转速参数与由风扇转速检测器30所检测得到的目前转速参数。如果目前转速参数大于期望转速参数，则执行步骤S60，以由风扇控制器10减少PWM的工作周期来降低风扇22的转速；如果目前转速参数等于期望转速参数，则执行步骤S62，以维持风扇22的转速；如果目前转速参数小于期望转速参数，则执行步骤S64，以由风扇控制器10增加PWM的工作周期来增加风扇22的转速。最后，重回步骤S56，以继续判断风扇转速是否适当。
此外，由于每一风扇22的最高转速并不相同，在执行步骤S56之前，可将步骤S54所取得的最高转速参数替代暂存器32所储存的温度-转速参数B的Rmax。如此一来，温度-转速参数B的Rmax的大小可因不同规格的风扇22而异，进而自动修正。
由以上的说明可知，本发明的多段速智慧型风扇转速的控制装置与方法在转速控制上是以期望风扇转速(rpm)为主要考虑，而非期望PWM值(duty cycle)，亦即设定目标转速后，风扇控制器便会根据此一目标设定值去动态调整PWM转速控制，直到完成期望转速值为止。而当更换不同风扇时，在某温度设定点的下所欲实现的风扇转速不因更换风扇而有所变化。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1.一种多段速智慧型风扇转速的控制装置，其特征在于，包括一风扇转速检测器，检测该风扇的转速并输出一风扇转速参数；一温度检测器，检测一设置有该风扇的待测物的温度并输出一目前温度参数；一调整控制器，将该目前温度参数参照至少二组温度—转速参数以求出一期望转速参数；一比较器，其比较该风扇转速参数与该期望转速参数的大小，并输出一转速改变参数；一风扇控制器，其依据该转速改变参数而调整该风扇的转速。
2.根据权利要求1所述的多段速智慧型风扇转速的控制装置，其特征在于，其更包含一暂存器，用以储存该至少二温度—转速参数。
3.根据权利要求2所述的多段速智慧型风扇转速的控制装置，其特征在于，其中该调整控制器是将该目前温度参数参照由连结该至少二组温度—转速参数所形成的风扇特征曲线而求出该期望转速。
4.根据权利要求1所述的多段速智慧型风扇转速的控制装置，其特征在于，其中该风扇控制器是以改变其脉宽调变输出的工作周期来调整该风扇的转速，当目前转速参数大于期望转速参数时，该风扇控制器降低脉宽调变输出的工作周期；当目前转速参数小于期望转速参数，该风扇控制器增加脉宽调变输出的工作周期；当目前转速参数等于期望转速参数，该风扇控制器维持脉宽调变输出的工作周期。
5.根据权利要求1所述的多段速智慧型风扇转速的控制装置，其特征在于，其中该至少二组温度—转速参数为风扇在最低转速时的温度—转速参数及风扇在最高转速时的温度—转速参数。
6.一种多段速智慧型风扇转速的控制方法，其特征在于，包括下列步骤(A)检测设置有该风扇的待测物的目前温度参数以及该风扇的目前转速参数；(B)将该目前温度参数参照至少二组温度转速参数以求出一期望转速参数(C)比较该目前转速参数以及该期望转速参数的大小；(D)依据步骤(C)的结果以调整该风扇的转速，再执行步骤(A)。
7.根据权利要求6所述的多段速智慧型风扇转速的控制方法，其特征在于，其中于步骤(B)中，是将该目前温度参数参照由连结该至少二组温度—转速参数所形成的风扇特征曲线而求出该期望转速。
8.根据权利要求6所述的多段速智慧型风扇转速的控制方法，其特征在于，其中于步骤(D)中，当目前转速参数大于期望转速参数时，将风扇转速降低；当目前转速参数小于期望转速参数时，将风扇转速增加；当目前转速参数等于期望转速参数，维持风扇转速。
9.根据权利要求6所述的多段速智慧型风扇转速的控制方法，其特征在于，其中于步骤(B)中，该至少二组温度—转速参数为风扇在最低转速时的温度—转速参数及风扇在最高转速时的温度—转速参数。
10.根据权利要求9所述的多段速智慧型风扇转速的控制方法，其特征在于，其于步骤(A)之前更包含一步骤(E)以在一预设的时间全速运转风扇来提供该风扇的最高转速参数。
全文摘要
本发明是有关于一种多段速智慧型风扇转速的控制装置与方法，通过由储存复数组温度—转速参数而得到对应的风扇特性曲线，依据待测物的温度而自动调整风扇转速，除此之外，更能因不同规格的风扇而自动调整温度—转速参数，达到全自动控制风扇转速的目的。
文档编号F04D27/00GK1566712SQ0314283
公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月27日 优先权日2003年6月27日
发明者李宗学, 黄士峰, 曾耀辉 申请人:精拓科技股份有限公司