风扇转速的控制装置及其控制方法

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2024年5月7日发(作者：)

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN98126736.X

(22)申请日 1998.12.31

(71)申请人 神达电脑股份有限公司

地址 中国台湾

(72)发明人 陈鸿祥

(74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司

代理人 徐娴

(51)

F04D27/00

权利要求说明书 说明书 幅图

(10)申请公布号 CN 1258819 A

(43)申请公布日 2000.07.05

(54)发明名称

风扇转速的控制装置及其控制方法

(57)摘要

一种风扇转速的控制装置及其控制

方法;控制方法包括以下步骤:风扇以一预设

转速运转;藉由一控制装置增加风扇转速;延

迟一段时间后,再对温度进行检测;当温度超

过或低于一临界值时,提高或降低供电电

压。控制装置包括:一电流放大器、一起始

电流路径、至少二个加权电流路径;电流放

大器可为一PNP晶体管,其集电极及发射极

分别连接一风扇及一电源;加权电流路径与

起始电流路径以并联方式连接作为电流放

大器的PNP晶体管的基极。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

权 利 要 求 说 明 书

1、一种风扇转速的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

风扇以一预设转速运转；

藉由散热风扇转速的一控制装置增加风扇的转速；

延迟一段时间后，再对系统温度进行检测；

当系统温度超过一温度临界值时，提高风扇的供应电源，增加风扇的转速；当系统

温度低于温度临界值时，减少及于风扇的供应电源，降低风扇的转速。

2、根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，系统温度是根据一温度检测集

成电路检测而得。

3、一种风扇转速的控制装置，其特征在于，包括：

一电流放大器，自第一输出端输出一供应电源予一风扇；

一起始电流路径；

至少二个加权电流路径，与起始电流路径以并联方式连接于电流放大器的一第二输

出端，其中，每一加权电流路径是根据一控制信号决定其开关状态。

4、根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述加权电流路径包括：

一电阻器，其一端连接所述电流放大器的第二输出端；以及

一NPN晶体管，以集电极连接电阻器的另一端，以基极耦接所述控制信号，以发

射极连接至地。

5、根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述各电阻器的阻值间呈2的

幂次关系。

6、根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述电流放大器是一PNP晶体

管，晶体管以集电极为所述第一输出端，以基极为所述第二输出端，以发射极连接

至一电源。

7、根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述起始电流路径包括一电阻

器，其两端分别连接所述第二输出端及一接地电位。

说 明 书

本发明有关电脑的散热装置，特别是用于电脑的一种风扇转速的控制装置及其控制

方法。

由于电脑的操作速度日益提高，如何提供有效的冷却散热效果，为获得电脑系统稳

定性所需考虑的重要课题。目前，电脑系统通常是以散热风扇(fan cooler)提供冷却

散热的效果。但是，个人电脑/笔记型电脑的电源管理日趋多样复杂，对噪音与温

度的要求亦趋于严格，因此，习知对于散热风扇的控制仅提供“开启”或“关闭”等两

组式操作模式，已无法符合目前的需求。

一般风扇虽设定有额定电压/电流的规格，但是，在电源供应额定电压/电流还不足

时，便已能驱动风扇运转。例如，某一风扇的额定电压为12V，但在供应电压约为

7～8V时，风扇已能开始转动。随着电源供应电压的增加，所消耗电流亦增加，因

而转速越快使系统温度下降越快，但风扇所产生的噪音却会增高；反之，当电源供

应电压降低，电流消耗会减少，因而转速越慢可能会使系统温度上升，但风扇噪音

却可降低。

本发明的目的在于提供一种散热风扇转速的控制装置，就温度与噪音的综合考虑，

改变提供散热风扇的电源供应电压/电流，藉以调整散热风扇的转速。在系统温度

介于可容许范围内时，尽量降低风扇转速，减低风扇转动时所产生的噪音；当温度

超过容许范围时，可增加风扇转速降低系统温度。

本发明的另一目的在于提供一种能随时变换风扇转速的风扇转速的控制装置，在温

度与噪音间寻求平衡，以适应各类电脑的应用。

为达到上述目的本发明采取如下措施：

本发明的一种风扇转速的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

风扇以一预设转速运转；

藉由散热风扇转速的一控制装置增加风扇的转速；

延迟一段时间后，再对系统温度进行检测；

当系统温度超过一温度临界值时，提高风扇的供应电源，增加风扇的转速；当系统

温度低于温度临界值时，减少及于风扇的供应电源，降低风扇的转速。

本发明的一种风扇转速的控制装置，其特征在于，包括：

一电流放大器，自第一输出端输出一供应电源予一风扇；

一起始电流路径；

至少二个加权电流路径，与起始电流路径以并联方式连接于电流放大器的一第二输

出端，其中，每一加权电流路径是根据一控制信号决定其开关状态。

所述的控制装置，其特征在于，所述加权电流路径包括：

一电阻器，其一端连接所述电流放大器的第二输出端；以及

一NPN晶体管，以集电极连接电阻器的另一端，以基极耦接所述控制信号，以发

射极连接至地。

所述的控制装置，其特征在于，所述各电阻器的阻值间呈2的幂次关系。

所述的控制装置，其特征在于，所述电流放大器是一PNP晶体管，晶体管以集电

极为所述第一输出端，以基极为所述第二输出端，以发射极连接至一电源。

所述的控制装置，其特征在于，所述起始电流路径包括一电阻器，其两端分别连接

所述第二输出端及一接地电位。

结合较佳实施例及附图对本发明详细说明如下：

附图简单说明：

图1：本发明散热风扇转速控制装置的控制流程图。

图2：本发明较佳实施例散热风扇转速的控制装置的电路图；

如图1所示，其为本发明散热风扇转速的控制装置的控制流程图。首先，当电脑系

统电源开启后，散热风扇控制装置2驱动风扇1以一预设转速(default speed)运转，

譬如，此一预设转速约可调整在风扇1最高转速和最低转速间的一中间值处。然后，

进行步骤11对系统温度有否超过温度临界值做一判断。由于目前的电脑系统为避

免系统过热，通常会设置温度检测集成电路(例如LM75)，因此，步骤11可根据温

度检测集成电路所测得的系统温度做判断。而温度临界值是指电脑系统仍能保持正

常操作的最高温度，可根据所需做适度调整，通常系统温度是以不超过摄氏60度

为限，故可将既定温度临界值设定为约60度。

若当系统温度超过温度临界值时，则进行步骤12，藉由散热风扇转速控制装置2

增加风扇1的转速。而后，在步骤13延迟一段时间后，再对系统温度进行检测，

若仍高于既定临界温度值，则重复步骤11、12、13，直到系统温度低于温度临界

值时为止。

一旦在步骤11得知系统温度低于温度临界值时，则进行步骤14，对风扇噪音有否

超过噪音临界值做一判断。步骤14可根据加设的一噪音检测器所测得的风扇噪音

或是由使用者判断经一应用程序所调整的噪音值做判断。而噪音临界值可根据所需

做适度地调整，譬如可以设定为约30dB。

若当风扇噪音超过噪音临界值时，则进行步骤15，藉由散热风扇转速控制装置2

降低风扇1的转速。而后，进行步骤16，延迟一段时间后，回复至步骤11，重新

对系统温度进行检测判断。若步骤14得知风扇噪音未超过噪音临界值，则进行步

骤16，延迟一段时间后，回复至步骤11重新对系统温度进行检测判断。再者，步

骤14亦可以省略，可直接进行步骤15，降低风扇1的转速。

由图1所示的步骤可知，当系统温度高于温度临界值时，则增加风扇1的转速，降

低系统温度；当风扇噪音高于噪音临界值时，则降低风扇1的转速，减少风扇噪音。

但是，风扇噪音仅对使用者听觉产生不悦的感觉，真正会影响电脑系统正常效能的

乃为系统温度，故图1所示的控制流程，仍需以系统温度优于风扇噪音的判断方式

做为控制依据。

请参照图2，其为实现散热风扇转速控制装置2的一较佳实施例的电路图。图2中，

散热风扇转速的控制装置包括：一起始电流路径20、数个加权电流路径21～23(本

实施例仅以三者为例，但并非用以限定本发明)、一电流放大器24(其为一PNP双

极性接面晶体管24)。起始电流路径20与加权电流路径21～23是以并联方式连接

于晶体管24的基极处。PNP晶体管24以发射极连接供应电源VCC、经集电极供

应IC予风扇1。

如图2所示，起始电流路径20是以一电阻器R0建构而得，电阻器R0两端分别连

接至晶体管24的基极和接地电位。若风扇1的额定电压/额定电流以12V/0.08A为

例，当仅由起始电流路径20提供晶体管24基极电流IB的情况下，可选择此时的

晶体管24集电极电流IC为额定电流的70％，也就是约为0.056A。若晶体管24的

电流放大β为100，则基极电流IB约为0.56mA，则电阻器R0可选定约为

20KΩ(R0＝(12-0.7)V/0.56mA)。

另外，加权电流路径21～23分别由串连的电阻器与NPN双极性接面晶体管所组成，

诸如，加权电流路径21由串连的电阻器R1与晶体管Q1所组成，加权电流路径22

是由串连的电阻器R2与晶体管Q2所组成，加权电流路径23是由串连的电阻器

R3与晶体管Q3所组成，而加权电流路径21～23的导通与否决定于相对应晶体管

Q1～Q3的导通与否。

再者，为能在额定电流与70％额定电流间实现多阶风扇转速调整，因此，

0.08A×(100％-70％)/β＝0.24mA，则可以将流经加权电流路径21～23的电流I1～I3

以2的幂次做设计，令

I1＝0.24mA/2＝0.12mA

I2＝0.24mA/4＝0.06mA

I3＝0.24mA/8＝0.03mA

因此，

R1＝(12-0.7)V/0.12mA＝94KΩ

R2＝(12-0.7)V/0.06mA＝188KΩ

R3＝(12-0.7)V/0.03mA＝377KΩ

但此时(I1+I2+I3)＝0.24mA×7/8＜0.24mV，所以，可以将上述电阻器R0调整为

20KΩ//R3值，以做为补偿。因此，晶体管Q1、Q2、Q3的基极控制接脚GPO1、

GPO2、GPO3的逻辑状态与PNP晶体管24的集电极电流IC间关系表如下。

GPO1、GPO2、GPO3可以是通用输入/输出(GPI0)界面所提供的接脚，如果，接脚

GPO1、GPO2、GPO3的逻辑状态是由基本输入输出系统(BIOS)所决定。而接脚

GPO1、GPO2、GPO3与晶体管Q1、Q2、Q3基极间，分别设置有限流电阻RL。

另外，可以Ic等于71mA时做为图1步骤10提供予风扇既定转速的供应电流值。

因此，可藉由改变接脚GPO1、GPO2、GPO3处的逻辑状态，便可以改变供应风扇

的电流Ic，进而改变风扇1的转速，实现图1所示的步骤11和14。

与现有技术相比，本发明具有如下效果：

本发明的散热风扇转速控制装置及其控制方法，能变换风扇转速，在温度与噪音间

寻求平衡，以因应在各类平台式电脑、笔记型电脑的应用要求。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但，并非以此限定本发明的保护范围，任何

熟习此技术者，在不脱离本发明构思的范围内，可作更动与润饰。

本文标签： 风扇控制温度转速电流