脉冲宽度调制风扇控制，在一个实施例中，风扇控制系统(102)包括：温度敏感器(108)，它适合于检测组件温度并输出温度反馈信号；以及脉冲宽度调制控制电路(106)，它配置成接收温度敏感器输出的温度反馈信号和单独的风扇指令信号，并根据这些信号产生脉冲宽度调制信号，所述信号被发送到脉冲宽度调制控制的风扇。
温度敏感器(108)，它适合于检测需要散热的特定组件的温度并输出温度反馈信号；
脉冲宽度调制控制电路(106)，它配置成接收从所述温度敏感器输出的所述温度反馈信号和由计算机系统生成的单独的风扇指令信号，并根据这些信号产生脉冲宽度调制信号，所述脉冲宽度调制信号被发送到由脉冲宽度调制控制的风扇，其中所述温度反馈信号建立最小的风扇速度并且所述风扇指令信号能够超越所述温度反馈信号，所述控制电路还配置成根据超越温度反馈信号的单独的风扇指令信号生成脉冲宽度调制信号，以便提高风扇速度，增加计算机外壳内的空气净流量，其中所述脉冲宽度调制控制电路配置成比较所述温度反馈信号和所述风扇指令信号，以便确定哪一个对应于更大的工作比，并且这样产生所述脉冲宽度调制信号，使得所述脉冲宽度调制信号具有所述更大的工作比，以及其中所述脉冲宽度调制控制电路还配置成将所述温度反馈信号和所述风扇指令信号与所述脉冲宽度调制控制电路所产生的斜坡信号进行比较。
2.如权利要求1所述的系统，其中还包括定标电路(110)，所述定标电路(110)在所述温度反馈信号输入到所述脉冲宽度调制控制电路之前定标所述温度反馈信号。
3.如权利要求1所述的系统，其中还包括指令信号电路(112)，它将所述风扇指令信号从脉冲宽度调制信号转换成DC电压信号。
脉冲宽度调制控制的风扇(104)，它冷却所述组件；以及
风扇控制系统(102)，它包括控制电路(106)，所述控制电路(106)配置成接收从所述温度敏感器输出的温度反馈信号和风扇指令信号，所述控制电路还配置成产生发送到所述风扇的脉冲宽度调制信号，所述脉冲宽度调制信号的产生方法是：比较所述温度反馈信号和风扇指令信号，并将所述脉冲宽度调制信号的工作比设定为等于对应于所述温度反馈信号的工作比和对应于所述风扇指令信号的工作比中的较大者，其中所述温度反馈信号建立最小的风扇速度并且所述风扇指令信号能够超越所述温度反馈信号，所述控制电路还配置成根据超越温度反馈信号的风扇指令信号生成脉冲宽度调制信号，以便提高风扇速度，并且增加计算机外壳内的空气净流量，其中所述控制电路还配置成将所述温度反馈信号和所述风扇指令信号与脉冲宽度调制控制电路所产生的斜坡信号进行比较。
接收来自温度敏感器的温度反馈信号(402)，所述温度敏感器测量由需要散热的特定计算机组件产生的热量；
比较所述温度反馈信号和所述风扇指令信号，确定哪一个需要较大的工作比(406)；
产生脉冲宽度调制信号，所述脉冲宽度调制信号的工作比是根据需要较大工作比的信号而产生的(408)；
其中所述温度反馈信号建立最小的风扇速度并且所述风扇指令信号能够超越所述温度反馈信号以便增加计算机外壳内的空气净流量，其中所述“比较”步骤包括将所述温度反馈信号和所述风扇指令信号与振荡器所产生的斜坡信号进行比较。
6.如权利要求5所述的方法，其中还包括定标所述温度反馈信号。
7.如权利要求5所述的方法，其中还包括将脉冲宽度调制信号转换成DC电压风扇指令信号。
脉冲宽度调制风扇控制
技术领域
[0001] 本发明涉及风扇控制系统。
背景技术
[0002] 计算机中所用的各种组件都会发热，为使组件正常工作，必需散热。这些计算机组件所产生的热量通常利用风扇引入或强迫环境空气通过组件的方式来耗散。为了降低功耗和噪声的产生，这些风扇的速度是根据配有风扇的计算机的需要来调节的。例如，给定风扇的速度可以根据配有所述风扇以便冷却的组件温度加以控制。在某些情况下，联邦规定要求给定组件不得超过规定的工作温度。
[0003] 用于计算机中的一些冷却风扇是由微处理器控制的。虽然微处理器控制就风扇速度的调节精度而言具有优势，但微处理器控制并不适合于每一种应用。例如，微处理器可能不适合于冷却电源，因为这种微处理器的成本较高。所以，在先有技术中已使用各种不同的装置来控制计算机风扇。
[0004] 在一个解决方案中，将功率耗散器件(例如PNP晶体管)与风扇串联，使得加到风扇上的电压数量减少了提供给耗散装置的电压数量。虽然这个解决方案是可行的，但从功耗的观点来看是不理想的。具体地说，所述解决方案很浪费，因为不论风扇工作的速度如何都需要同样的功率来驱动风扇。所述解决方案还有一个缺点是在这种控制方案下风扇的工作速度范围有限，并且在所述范围内风扇可工作的不同速度的数量也有限。
发明内容
[0005] 在一个实施例中，风扇控制系统包括：温度敏感器，它适合于检测组件温度并输出温度反馈信号；以及脉冲宽度调制控制电路，它配置成接收来自温度敏感器的温度反馈信号和单独的风扇指令信号，并根据这些信号产生脉冲宽度调制信号，将其发送到由脉冲宽度调制控制的风扇。
[0006] 在一个实施例中，风扇的控制方法包括接收来自与计算机组件关联的温度敏感器的温度反馈信号，接收风扇指令信号，比较温度反馈信号和风扇指令信号以确定哪一个需要更大的工作比，并产生脉冲宽度调制信号，所述脉冲宽度调制信号的工作比是根据需要较大工作比的信号而产生的。
附图说明
[0007] 参阅以下附图可以更好地理解所公开的风扇控制系统和方法。附图中的组件不一定按比例画出。
[0008] 图1是包括风扇控制系统的计算机实施例的方框图。
[0009] 图2是图1所示风扇控制系统的示范的实施例的方框图。
[0010] 图3是图2所示控制芯片的功能方框图。
[0011] 图4是控制风扇的方法实施例的流程图。
具体实施方式
[0012] 如上所述，冷却风扇的微处理器控制对于某些计算机应用并不理想。例如，微处理器可能不适合于冷却计算机电源，因为提供这种控制的微处理器的成本较高。虽然现有不同的解决方案，例如使用功率耗散装置来降低加到风扇上的电压，但这些解决方案也不理想，因为它们浪费功率，又不能提供很宽范围的高精度速度控制。但是，如下所述，利用脉冲宽度调制(PWM)控制的风扇，就可用较低的成本提供在很宽速度范围内的精确风扇控制。
[0013] 在一个实施例中，控制电路用来产生PWM信号，并将其提供给由PWM控制的风扇。控制电路根据它从配有风扇的计算机中的各组件所接收的多个输入信号来产生PWM信号。
更具体地说，控制电路接收来自与需要冷却的组件相关联的温度敏感器的反馈信号，以及来自计算机系统(例如系统主板)的指令信号。
[0014] 控制电路根据反馈信号控制风扇速度，使得风扇速度至少快到足以把组件温度维持在预定的最大值以下。但是，控制电路还配置成使系统指令信号能超越反馈信号来提高风扇速度。于是，风扇速度维持在至少能提供组件所需冷却量的水平，而当指令信号要求增加通过计算机外壳的空气净流量以使系统更加冷却时，又可以提高风扇速度。
[0015] 现参阅附图，附图中类似的标号代表相应的部件，图1示出计算机100的方框图，计算机100包括控制系统102，后者用来控制设置在计算机中的风扇104的速度。风扇100具体地设置成冷却计算机100中的特定组件。举例来说，需冷却的组件包括计算机100的电源(未示出)。风扇104是PWM控制的风扇，风扇有其自已的集成电路，后者根据控制系统102提供的PWM输入信号来控制风扇速度。举例来说，风扇104包括Mineba Matsushita Motor Company的型号3110RL-04W-S86的风扇。
[0016] 控制系统102包括各种组件：控制电路或芯片106、温度敏感器108、定标电路110、以及指令信号电路112。控制芯片106配置成接收多个DC电压输入，并将PWM信号输出到风扇104。更具体地说，控制芯片106配置成接收以下信号：由从温度敏感器108输出的信号形成的DC反馈信号，所述DC反馈信号为风扇104建立最小工作速度；以及来自计算机系统(例如系统主板)的DC指令信号，所述DC指令信号可以超越反馈信号来提高风扇速度。以下将结合图2和图3描述控制芯片106的配置实例。
[0017] 温度敏感器108通常设置在由风扇104冷却的组件113上或内。这样，当组件113包括电源时，温度敏感器108就安装在电源的散热装置上或内。温度敏感器108包括能够检测需冷却组件的温度并向控制芯片106输出信号的任何装置。在一个实施例中，温度敏感器108包括热敏电阻。一种适用的热敏电阻包括Thinking Electronics的型号TSC03103JDA03160热敏电阻。
[0018] 设置定标电路110以便定标由温度敏感器108输出的电压信号。同理，设置指令信号电路112以便改变风扇指令信号。以下将结合图2说明这些电路110、112的配置实例。值得注意的是，根据特定的系统配置或应用，可以省略定标电路110和指令信号电路112中任一个或二者。
[0019] 风扇工作时，把电源电压Vcc提供给温度敏感器108、控制芯片106和风扇104，并且把指令信号电压Vcmd提供给指令信号电路112。
[0020] 现参阅图2，图中示出图1所示的控制系统102的示范的实施例。应当指出，以下说明的电路实施方案不过是能实现此文所讨论的同样或类似功能的许多电路中的一个实例。所以，以下的电路实施方案仅是一个示范的实施例，不应限制本发明的范围。
[0021] 如图2所示，定标电路110包括电阻R1、R2和R3。这些电阻R1-R3一起形成分压器，后者定标从温度敏感器108输出的电压。举例来说，电阻具有以下阻值：R1＝9.76千欧(k Ω)、R2＝28.7k Ω以及R3＝3.92kΩ。当检测被冷却的组件的温度时，温度敏感器108输出由定标电路110定标并输入到控制芯片106的管脚2的信号。
[0022] 在一个实施例中，控制芯片106包括可由Texas Instrument购得的TL594芯片。以下都假定控制芯片106包括TL594芯片。所述芯片的配置和工作在题目为“Pulse-Width-Modulation ControlCircuit”的说明书SLVS052F(2003年11月修订版)中已有说明，所述说明书已作为参考包括在此文中。图3中提供所述控制芯片的简化功能方框图。如图3所示，控制芯片106包括运算放大器300，其输入端连接到管脚1和2，输出端连接到管脚3。
[0023] 在示范的实施例中，输入信号在管脚2被接收，由放大器放大，并输出到管脚3。放大的信号或反馈信号在控制电路106中与斜坡信号进行比较，为风扇104建立最小工作比。下面更详细地说明所述比较过程。斜坡信号由振荡器302产生，振荡器的输入端连接到管脚5和6，后者分别连接到电容器C1和电阻器R4。这样选择电容器C1和电阻器R4，以便将控制芯片106的时钟速度设定到所需频率。举例来说，电容器C1具有电容值0.01微法(μF)，而电阻器R4的电阻值为6.04k Ω。
[0024] 通过所述比较过程，可以产生合适的PWM信号并将其从控制芯片的管脚8和11输出。如图3所示，管脚8和11分别连接到两个晶体管304和306的集电极，所述晶体管的发射极连接到管脚9和10(接地)。回来参阅图2，利用上拉电阻器R5提高输出的PWM信号的幅度，电阻器R5连接在加有参考电压VREF的控制芯片106的管脚14上。举例来说，上拉电阻器R5具有10k Ω的电阻，参考电压VREF由参考调压器308(图3)设定为5伏(V)。
[0025] 如上所述，温度敏感器108的反馈信号可以被由计算机系统产生的风扇指令信号(FAN CMD)所超越。风扇指令信号是PWM信号，其范围从0V到VCMD电压，例如3.3V。风扇指令信号输入到指令信号电路112中。在图2的实施例中，指令信号电路112包括一个输入网路，后者包括电容器C2、电阻器R6、以及另一电阻器R7，它们在信号输入到晶体管T之前将风扇指令信号反向，以便控制晶体管产生具有与风扇指令信号大致相同的工作比的信号。举例来说，电容器C2具有27微微法(pF)的电容、电阻器R6具有68k Ω的电阻、而电阻器R7具有27k Ω的电阻。
[0026] 对风扇指令信号作出响应，晶体管T交替地断开和接通，以便对电容器C3充电和放电。更具体地说，当晶体管T断开时，VCMD加到电阻器R8上(例如100k Ω)，并通过二极管D将电容器C3充电，而当晶体管接通时，电容器C3通过电阻器R9(例如100k Ω)将其储存的电压放电到地。以这种方式工作时，PWM风扇指令信号被转换成比例DC信号，后者输入到控制芯片106的管脚4。
[0027] 再参阅图3，把输入到管脚3的反馈信号和输入到管脚4的已转换的风扇指令信号与控制芯片利用振荡器302和通过管脚5和6输入的信号所产生的斜坡信号(即锯齿波)进行比较。具体地说，在第一比较器310中把斜坡信号的反信号和反馈信号比较，在第二比较器312中把斜坡信号的反信号和已转换的风扇指令信号比较。然后，这些比较器310、312的输出被输入到”或”门314，”或”门314输出具有较大工作比的输入信号。在图3的实施例中，所述信号在经过脉冲引导触发器和输出控制电路315(见芯片说明书)以及”与非”门316和318后输出到晶体管304和306。结果，PWM信号就由晶体管304、306通过管脚8和11输出，由风扇的集成电路用于控制风扇104，使之至少象反馈信号所要求的那样快速运转，但如果对应于风扇指令信号的工作比的值大于对应于反馈信号的工作比的值，则风扇速度可以更快地运转。
[0028] 利用这种控制，风扇104被控制成至少充分地冷却与风扇关联的组件(例如电源)，而且任选地更快地运转以便增加计算机外壳中的净空气流量。工作时可以利用从风扇104输出的转速计信号(TAC)监控风扇速度。
[0029] 鉴于上述，可以如图4所示来说明控制风扇的方法400。所述方法包括：接收来自与计算机组件关联的温度敏感器的温度反馈信号(402)；接收风扇指令信号(404)；比较温度反馈信号和风扇指令信号，以便确定哪一个具有较大的工作比(406)；以及产生脉冲宽度调制信号，其工作比是根据具有较大工作比的信号而产生的(408)。
