一种功率式风扇转速控制电路及风扇装置

摘要

本发明涉及控制电路领域，尤其是一种功率式风扇转速控制电路及风扇装置。本发明提供的功率式风扇转速控制电路，通过功率检测单元检测被散热装置工作功率，并将检测到的功率信号输出至控制单元，控制单元根据该功率信号控制风扇的转速。本发明提供的功率式风扇转速控制电路及风扇装置，由于直接检测被散热装置的功率，因此相对于现有技术中的温度感应式风扇转速控制电路，具有控制稳定性高、误差小、精确度高、控制及时等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及控制电路领域，尤其是一种功率式风扇转速控制电路及风扇装置。 

背景技术

一般电子产品系统主机（如家用台式电脑）机箱内部，电子元器件运行消耗的功率有一部分以热量的形式散发出来，造成机箱内部温度的上升，随着温度的上升，会对电子产品造成诸多不良影响。解决此类温度问题一般在机箱内部安装随温度变高低而自动调节风扇转速快慢的散热风扇，此类散热风扇内部均设置有风扇转速控制电路。 

目前风扇转速控制电路绝大多数采用温度感应式，即为感应被散热装置温度的变化，当被散热装置温度超过一特定值时，增加风扇转速，达到加强散热的效果，而当被散热装置温度较低时，降低风扇转速，以起到降低噪音、功耗及延长风扇使用的效果。此类温度感应式的风扇转速控制电路，一般使用热敏电阻作为温度感应元件。而热敏电阻本身为非线性元件，导致控制上难以达到线性的要求；而且热敏电阻容易受到外围及环境温度的影响而导致无法确实地反映出特定部位的实际温度状态，容易造成检测不稳定的问题；另外热敏电阻检测的准确性与待测物品之间的接触点容易受接触面积大小、相对距离及接触的部位影响；此外热敏电阻检测温度还会存在一定的反应时间，造成控制不及时。综上所述，目前采用热敏电阻的风扇转速控制电路存在控制稳定性较低、误差较大、精确度不高、控制不及时等问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种功率式风扇转速控制电路及风扇装置，旨在解 决现有技术中的风扇转速控制电路存在控制稳定性较低、误差较大、精确度不高、控制不及时等问题。 

本发明采用的技术方案为：一种功率式风扇转速控制电路，与被散热装置和风扇连接，其特征在于，包括： 

输入端接被散热装置，即时检测被散热装置工作功率的功率检测单元； 

输入端接输入电源、控制端接功率检测单元输出端、输出端接风扇，根据功率检测单元输出的功率信号控制风扇转速的控制单元。 

所述功率检测单元包括： 

输入端接所述被散热装置，即时感应所述被散热装置的工作电流的功率检测电路；

输入端接所述功率检测电路的输出端，将所述功率检测电路输出的电流整流的整流电路； 

输入端接所述整流电路的输出端，滤除所述整流电路输出的电流杂波的滤波电路；

输入端接所述滤波电路的输出端，输出端接所述控制单元的控制端，将所述滤波电路输出的电流转换成适于控制单元工作的控制信号输出至控制单元的输出电路。 

所述控制单元包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R4、电阻R5、二极管D5、电容C2； 

所述二极管D5的正极作为控制单元的控制端接功率检测单元的输出端、负极接所述三极管Q1的基极； 

所述三极管Q1的发射极接所述电阻R4的第一端，所述电阻R4的第二端接地，所述三极管Q1的集电极接所述电阻R5的第一端，所述电阻R5的第二端作为所述控制单元的输入端接所述输入电源； 

所述三极管Q2的基极接所述三极管Q1的集电极、发射极作为所述控制单元的输入端接所述输入电源、集电极作为所述控制单元的输出端接所述风扇的正极；所述风扇负极接地； 

所述电容C2的第一端接所述三极管Q1的基极、第二端接所述输入电源。 

所述风扇的正极还通过二极管D6接有辅助电源，所述二极管D6的正极接辅助电源、负极接风扇的正极。 

所述功率检测电路为电流互感器T1，所述电流互感器的原边线圈作为所述功率检测电路的输入端接所述被散热装置、副边线圈的第一端和第二端均作为所述功率检测电路输出端接所述整流电路输入端。 

所述整流电路为由二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4组成的桥式整流电路； 

所述二极管D1的正极和所述二极管D4的负极均作为所述整流电路的输入端接所述功率检测电路的输出端，所述二极管D1的负极作为所述整流电路的输出端接所述滤波电路的输入端，所述二极管D4的正极接地。 

所述滤波电路为一电容C1，所述电容C1第一端作为所述滤波电路的输入端接所述整流电路的输出端、所述电容C1第一端同时作为所述滤波电路的输出端接所述输出电路的输入端，所述电容C1第二端接地。 

所述输出电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3； 

所述电阻R1的第一端作为所述输出电路的输入端接所述滤波电路的输出端、第二端接地； 

所述电阻R2的第一端接所述电阻R1的第一端、第二端接所述电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二端接地； 

所述电阻R3的第一端作为所述输出电路的输出端接所述控制单元的输入端。 

一种风扇装置，包括以上所述的功率式风扇控制电路。 

本发明提供的功率式风扇转速控制电路，通过功率检测单元检测被散热装置工作功率，并将检测到的功率信号输出至控制单元，控制单元根据该功率信号控制风扇的转速。本发明提供的功率式风扇转速控制电路及风扇装置，由于直接检测被散热装置的功率，因此相对于现有技术中的温度感应式风扇转速控制电路，具有控制稳定性高、误差小、精确度高、控制及时等优点。 

附图说明

图1为本发明实施例提供的功率式风扇转速控制电路的电路原理框图； 

图2为本发明实施例提供的功率式风扇转速控制电路的电路原理图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限制本发明。 

本发明提供的功率式风扇转速控制电路，通过功率检测单元检测被散热装置工作功率，并将检测到的功率信号输出至控制单元，控制单元根据该功率信号控制风扇的转速。本发明提供的功率式风扇转速控制电路及风扇装置，由于直接检测被散热装置的功率，因此相对于现有技术中的温度感应式风扇转速控制电路，具有控制稳定性高、误差小、精确度高、控制及时等优点。 

参照图1，本发明实施例提供的功率式风扇转速控制电路原理框图。一种功率式风扇转速控制电路，与被散热装置400和风扇300连接，包括：输入端接被散热装置400，即时检测被散热装置400工作功率的功率检测单元100；输入端接输入电源500、控制端接功率检测单元100输出端、输出端接风扇300，根据功率检测单元100输出的功率信号控制风扇300转速的控制单元200。 

功率检测单元100包括功率检测电路101、整流电路102、滤波电路103、输出电路104。功率检测电路101的输入端接被散热装置400，即时感应被散热装置400的工作电流；整流电路102的输入端接功率检测电路101的输出端，将功率检测电路101输出的电流整流；滤波电路103的输入端接整流电路102的输出端，滤除整流电路102输出的电流杂波；输出电路104的输入端接滤波电路103的输出端，输出端接控制单元200的控制端，将滤波电路103输出的电流转换成适于控制单元200工作的控制信号输出至控制单元。 

本实施例提供的功率式风扇转速控制电路，通过功率检测单元100检测被 散热装置400工作功率，并将检测到的功率信号输出至控制单元200，控制单元200根据该功率信号控制风扇的转速，相对于现有技术中的温度感应式风扇转速控制电路，具有控制稳定性高、误差小、精确度高、控制及时等优点。 

参照图2，本发明实施例提供的功率式风扇转速控制电路的电路原理图。一种功率式风扇转速控制电路，与被散热装置400和风扇300连接，包括：输入端接被散热装置400，即时检测被散热装置400工作功率的功率检测单元100；输入端接输入电源500、控制端接功率检测单元100输出端、输出端接风扇300，根据功率检测单元100输出的功率信号控制风扇300转速的控制单元200。 

功率检测单元100包括功率检测电路101、整流电路102、滤波电路103、输出电路104。功率检测电路101的输入端接被散热装置400，即时感应被散热装置400的工作电流；整流电路102的输入端接功率检测电路101的输出端，将功率检测电路101输出的电流整流；滤波电路103的输入端接整流电路102的输出端，滤除整流电路102输出的电流杂波；输出电路104的输入端接滤波电路103的输出端，输出端接控制单元200的控制端，将滤波电路103输出的电流转换成适于控制单元200工作的控制信号输出至控制单元。 

作为本发明一实施例，功率检测电路101为电流互感器T1，电流互感器101的原边线圈作为功率检测电路101的输入端接所述被散热装置400、副边线圈的第一端和第二端均作为功率检测电路101输出端接所述整流电路102输入端。 

作为本发明一实施例，整流电路102为由二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4组成的桥式整流电路；二极管D1的正极和二极管D4的负极均作为整流电路102的输入端接功率检测电路101的输出端，二极管D1的负极作为整流电路102的输出端接滤波电路103的输入端，二极管D4的正极接地。 

作为本发明一实施例，滤波电路103为一电容C1，电容C1第一端作为滤波电路103的输入端接所述整流电路102的输出端、电容C1第一端同时作为滤波电路103的输出端接所述输出电路104的输入端，电容C1第二端接地。 

作为本发明一实施例，输出电路104包括电阻R1、电阻R2、电阻R3。电阻R1的第一端作为输出电路104的输入端接滤波电路103的输出端、第二端接 地；电阻R2的第一端接电阻R1的第一端、第二端接电阻R3的第一端，电阻R3的第二端接地；电阻R3的第一端作为输出电路104的输出端接控制单元200的输入端。该输出电路通过设置不同的电阻R1、电阻R2、电阻R3的阻值，可以调节输出信号的电位。 

控制单元200包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R4、电阻R5、二极管D5、电容C2。二极管D5的正极作为控制单元200的控制端接功率检测单元100的输出端、负极接三极管Q1的基极；三极管Q1的发射极接电阻R4的第一端，电阻R4的第二端接地，三极管Q1的集电极接电阻R5的第一端，电阻R5的第二端作为控制单元200的输入端接输入电源500；三极管Q2的基极接三极管Q1的集电极、发射极作为控制单元200的输入端接输入电源500、集电极作为控制单元200的输出端接风扇300的正极；风扇300负极接地；电容C2的第一端接三极管Q1的基极、第二端接输入电源500。 

风扇300的正极还通过二极管D6接有辅助电源Vin’，该辅助电源Vin’的电压为5V，二极管D6的正极接辅助电源Vin’、负极接风扇300的正极。 

本实施例提供的功率式风扇转速控制电路的工作原理为： 

在系统开机时，输入电源500突然变化，这时C2相当于短路，由于二极管D5的单向导通的性质，因此输入电源500基本上完全传输至三极管Q1基极，此时三极管Q1基极电位基本等同于输入电源500电位，因此三极管Q1处于饱和状态，三极管Q1集电极的电位被拉低。由于三极管Q2基极与三极管Q1集电极相连，所以三极管Q2基极亦处于低电位而处于饱和状态。此时，输入电源500经过三极管Q2给风扇300供电，由于三极管Q2处于饱和状态时，其发射机与集电极之间的压降Vce非常小，另外由于二极管D6的单向导电性，因此输入电源500的电压基本加载至风扇300上，再加上5V的辅助电源Vin’，所以此时风扇300处于高转速状态。 

随着时间的变化，电容C2慢慢恢复特性，三极管Q1基极的电位慢慢下降，最后三极管Q1基极与输入电源500之间被电容C2隔开。此时系统进入正常工作状态，功率检测单元100的功率检测电路101将检测到被散热装置400的电 流，该检测到的电流经过整流电路102整流、滤波电路103滤波后由输出电路104输出电压信号至控制单元200的输入端，即输出至三极管Q1基极。 

此时风扇转速将受被散热装置400即时工作功率控制。当功率检测单元100检测到被散热装置400空载或功率较低时，此时功率检测单元100输出的功率信号即电压信号将不足以使三极管Q1进入导通状态，此时三极管Q2由于基极处于高电位而处于截止状态，因此此时风扇300由辅助电源Vin’供电，处于低转速状态，此时整个电路处于低噪音、节能的状态。 

当功率检测单元100检测到被散热装置400功率较高时，此时功率检测单元100输出的功率信号即电压信号将大于三极管Q1的导通电压，使三极管Q1导通并进入放大状态，进而拉低三极管Q1集电极的电位即三极管Q2基极的电位，使三极管Q2进入放大状态，此时输入电源500通过三极管Q2加载至风扇300上。此时风扇300由辅助电源Vin’和输入电源500供电，其中加载至风扇300的输入电源500受被散热装置400即时功率的控制，当被散热装置400即时功率大时，加载至风扇300上的输入电源500大，反之则小，此时功率式风扇转速控制电路根据被散热装置400工作功率的大小即时调节风扇的转速，起到很好的散热效果。另外，由于采用功率检测电路101准确的检测被散热装置400的即时工作功率，并通过整流电路102、滤波电路103、输出电路104无延迟的传输至控制单元，因此该功率式风扇转速控制电路相对于现有技术中的温度感应式风扇转速控制电路，具有控制稳定性高、误差小、精确度高、控制及时等优点。 

此外，在系统重启的过程中，如系统开机时的工作原理所述，风扇300能够高转速的工作一定时间，从而确保系统高温重启时能有效将热量排出。 

本发明还提供一种包括如上所述功率式风扇转速控制电路的风扇装置。 

以上所述仅为本发明较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。