CN102979754A - 风扇转速控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种风扇转速控制系统，用以控制一风扇的转速，包括：一风扇转速控制器，耦接至该风扇，用以接收一信号值以产生一驱动电压至该风扇，并检测该风扇的一实际转速；以及一主控制器，耦接至该风扇转速控制器，用以提供该信号值，并比较该实际转速与一目标转速以重新计算该信号值。
Description
技术领域
本发明是关于风扇转速控制技术。
背景技术
风扇是一种常见的散热装置，其以产生气流的方式移除某些对温度敏感的装置或系统(例如，各种计算机的中央处理器(CPU)等元件)所产生的热量，藉以将该等装置或系统的温度变化量控制在特定范围之内。
图1为一笔记本型计算机的散热架构示意图，用以说明已知技术如何控制笔记本型计算机中CPU的散热风扇。笔记本型计算机100包括一CPU 110、一嵌入式控制器(Embedded Controller，EC)120、一风扇转速控制器130、以及一风扇140。风扇140通过转动扇叶而产生气流，藉以散除CPU 110上蓄积的热量。该嵌入式控制器120会以温度感测器(图未示)持续监测CPU 110的温度，并输出具有特定编码型式的信号值给风扇转速控制器130。风扇转速控制器130会依据自该嵌入式控制器120所接收的信号值而线性地调整输出至该风扇140的驱动电压，藉以控制该风扇140的转速。此外，该风扇转速控制器140会实时取得风扇140的实际转速，并向该嵌入式控制器120回报该转速数据。然而，必须注意到，已知技术中，嵌入式控制器120所输出的信号值是采用“累进式”数字编码(举例而言，由(00)至(FF)的十六进制编码)，当风扇转速控制器140所回报的实际转速未达到目标转速时(举例而言，此时的信号值为79)，嵌入式控制器120再次送出的信号值仅会较前次送出的信号值多1(例如，由信号值79攀升至信号值7A)，并逐次累加上去直到风扇转速达到目标转速为止；反之，当风扇转速控制器140所回报的实际转速已超出目标转速时(举例而言，此时的信号值为8F)，则嵌入式控制器120再次送出的信号值仅会较前次送出的信号值少1(例如，由信号值8F降低至信号值8E)，并逐次递减直到风扇转速回到目标转速为止。
对计算机系统组装厂而言，风扇140可能来自不同的协力厂商，并且具有不同的电压-转速特性曲线。为了配合各种配置的风扇，计算机100中的嵌入式控制器120以逐次送出累加信号的方法调整风扇驱动电压是合理的。然而，从前述实例来看，若嵌入式控制器120每秒送出一次信号，则从起启的信号值(例如信号值79)至达到目标转速的信号值(例如信号值8E)即需耗费不少时间(举例而言，信号值由79攀升至8E为20秒)。除了达到目标转速的时间过长之外，已知技术常常无法使风扇控制在稳定的转速，当风扇转速过快时，会产生噪音并造成不必要的电能损耗；而当风扇转速过慢时，则造成CPU散热不足。这些现象都降低了计算机产品的质量。
已知技术中在控制风扇转速方面既无效率又不精确，整体而言是相当不理想的。因此，本发明提供一种控制风扇转速的新机制以改善前述已知技术的缺失。
发明内容
本发明提供一种风扇转速控制系统。该风扇转速控制系统用以控制一风扇的转速，包括：一风扇转速控制器，耦接至该风扇，用以接收一信号值以产生一驱动电压至该风扇，并检测该风扇的一实际转速；以及一主控制器，耦接至该风扇转速控制器，用以提供该信号值，并比较该实际转速与一目标转速以重新计算该信号值。
本发明还提供一种风扇转速控制方法。该风扇转速控制方法用以控制一风扇的转速，包括：提供一信号值以产生一驱动电压至该风扇；检测该风扇的一实际转速；以及比较该实际转速与一目标转速以重新计算该信号值。
附图说明
图1为一笔记本型计算机的散热架构示意图；
图2为本发明与已知技术在对风扇进行控制的实际转速与时间对应图；
图3为本发明的风扇转速控制方法流程图。
[主要元件标号说明]
110～CPU； 120～主控制器；
130～风扇转速控制器； 140～风扇；
S302-S306C～步骤。
具体实施方式
下文为介绍本发明的最佳实施例。各实施例用以说明本发明的原理，但非用以限制本发明。本发明的范围当以所附的权利要求项为准。
风扇转速控制系统
为了改善已知技术的前述缺点，本发明提供一种新的风扇转速控制系统。本发明的风扇转速控制系统具有与图1已知技术大体相同的架构，因此下文将配合图1说明本发明，然而必须了解到，尽管下述实施例沿用了图1已知技术的元件及符号，但不表示两所有元件皆具有相同的功能。在某些实施例中，本发明的风扇转速控制系统100为一计算机系统的一部分，目的在控制风扇的转速以替中央处理器(CPU)110散热，包括一风扇转速控制器130以及一主控制器(Embedded Controller，EC)120。在下文的实施例中，该计算机系统为100是一笔记本型计算机时，而该主控制器120即为一嵌入式控制器。然而，本领域技术人员可了解到，此实施例仅为方便说明，在其它实施例中，本发明的风扇转速控制系统可应用于各种计算机系统或电子装置中，不必以前述笔记本型计算机为限。此外，在各个实施例中，风扇转速控制器130以及主控制器120可为彼此独立或互相集成的芯片。
本发明的风扇转速控制器130耦接至风扇140，可自该主控制器120接收一信号值，并依据该信号值提供一驱动电压至该风扇140。除此之外，风扇转速控制器130会不断地检测该风扇的实际转速，并将该实际转速的数据反馈至该主控制器120。本发明的主控制器120耦接至该风扇转速控制器130，用以将前述的信号值提供至该风扇控制器130。然而，值得注意的是，本发明的主控制器120是以不同于已知技术的方式输出信号值。更明白地说，本发明的主控制器120并非如已知技术般以逐次累加编码信号值的方式控制风扇转速，而是持续地比较该实际转速与目标转速间的差异而重新计算新的信号值，目的在以更快的速度使风扇达到目标转速。下文将以各种实施例说明本发明主控制器120计算信号值的方式。
第一实施例
在此实施例中，主控制器120通过内插法而以该实际转速与该目标转速的差值重新计算该信号值。举例而言，假设风扇起始转速为0，目标转速为3000rpm，而主控制器120所提供的信号值是以16进位数字编码表示，例如从00～9F。在风扇尚未开始旋转时，主控制器120可随机地、或依照预设的经验公式提供不为零的初始信号值，举例而言，初始信号值可为20。接着，风扇转速控制器130依据自该嵌入式控制器120所接收的信号值20线性地调整输出至该风扇140的驱动电压，使得该风扇140一口气攀升到一初始转速。必须再次强调的是，由于风扇转速控制器130所控制的风扇140通常具有不同的电压-转速特性曲线，因此，风扇转速控制系统100无法预期实际的初始转速值究竟为何。假若风扇转速控制器130检测到的初始转速值为2000rpm，则依据内插法，嵌入式控制器120所提供的信号值必须由20增加到30始得以达到目标转速3000rpm。因此，嵌入式控制器120再次提供的信号值为30。若嵌入式控制器120每秒送出一次信号值，则此实施例达到目标转速的时间仅需两秒。
第二实施例
在此实施例中，主控制器120将该实际转速与该目标转速的差值划分成多个等级，并通过查询内建的一差值对应表重新计算该信号值。同上述实施例，假设风扇起始转速为0，目标转速为3000rpm，而主控制器120所提供的信号值是以16进位数字编码表示，例如从00～9F。在风扇尚未开始旋转时，主控制器120可随机地、或依照预设的经验公式提供不为零的初始信号值，举例而言，初始信号值可为20。风扇转速控制器130依据自该嵌入式控制器120所接收的信号值20线性地调整输出至该风扇140的驱动电压，使得该风扇140一口气攀升到一初始转速。同理，由于风扇转速控制器130所控制的风扇140通常具有不同的电压-转速特性曲线，因此，风扇转速控制系统100无法预期实际的初始转速值究竟为何。为方便说明，此实施例中亦以2000rpm的初始转速值为例。本实施例特别之处在于：主控制器120可进一步将目标转速与实际转速的差值划分成多级而建立如下的差值对应表：
| 目标转速-实际转速(rpm) | 信号值增量 |
| ＞1000 | +32 |
| 500～1000 | +16 |
| 100～500 | +8 |
| 0～100 | +1 |
| 0～-100 | -1 |
| -100～-500 | -8 |
| -500～-1000 | -16 |
| ＜-1000 | -32 |
<差值对应表>
由此差值对应表可知，当实际的初始转速低于目标转速500～1000时，则信号值增量为+16，是以嵌入式控制器120再次提供的信号值将由20上升至30。若嵌入式控制器120每秒送出一次信号值，则此实施例中达到目标转速的时间仅需一秒。值得注意的是，上述差值对应表仅为例示，本领域技术人员可依据本发明的精神以及实际风扇的配置订定最佳的对应表，不必以此实施例为限。
第三实施例
此实施例为前述实施例的组合及变型。在此实施例中，主控制器120通过二分逼近法而以该实际转速与该目标转速的差值重新计算该信号值。举例而言，假设风扇起始转速为0，目标转速为3000rpm，而主控制器120所提供的信号值是以16进位数字编码表示，例如从00至9F。同样的，在风扇尚未开始旋转时，主控制器120可随机地、或依照预设的经验公式提供不为零的初始信号值，举例而言，初始信号值可为20。接着，风扇转速控制器130依据自该嵌入式控制器120所接收的信号值20线性地调整输出至该风扇140的驱动电压，使得该风扇140一口气攀升到一初始转速。同理，由于风扇转速控制器130所控制的风扇140通常具有不同的电压对转速特性曲线，因此，风扇转速控制系统100无法预期实际的初始转速值究竟为何。为方便说明，此实施例中亦以2000rpm的初始转速值为例。与第一实施例不同的是，为避免风扇转速超过目标转速，本实施例以较为缓和的方式逼近目标转速。举例而言，嵌入式控制器120首先将目标转速3000rpm及初始转速2000rpm的平均值2500rpm定为第一过渡转速值(再依内插法，将信号值由20增加至25)，接下来再将测得的实际转速值(假设为2500rpm)与目标转速3000rpm的平均值2750rpm定为第二过渡转速值，以此类推，直到实际转速与目标转速差值低于特定范围(例如100rpm)时，改以逐次累加信号值(即，信号值加1)的方式送出信号。在此实施例中，若嵌入式控制器120每秒送出一次信号值，则此实施例中达到目标转速需要的时间大约为十二秒。
前述实施例提供了本发明的主控制器120控制风扇转速的各种可能作法，本领域技术人员可了解到控制风扇转速的方法可为前述方法的任意组合，而不以前述实施例为限。在前述实施例中，为方便说明，风扇转速皆由零开始，然而，在其它实施例中，本发明可控制风扇在不同的转速阶层间切换，如图2所示。图2为本发明与已知技术在对风扇进行控制的实际转速与时间对应图，其中已知技术以虚线表示，而本发明则以实线表示。由此图中可轻易发现，本发明能够以较短的时间达到目标转速(3000rpm或4500rpm)，且在转速跳阶之际皆不会出现如已知技术般转速不稳定的现象。
风扇转速控制方法
前文已详述本发明的风扇转速控制系统。除了前述的风扇转速控制系统，本发明还提供一风扇转速控制方法。图3为本发明的风扇转速控制方法流程图。本发明的风扇转速控制方法300用以控制一风扇(例如图1的风扇140)的转速，包括：在步骤S302中，提供一信号值以产生一驱动电压至该风扇(例如由图1的主控制器120提供该信号值)；在步骤S304中，检测该风扇的一实际转速(例如由图1的风扇转速控制器120检测该实际转速)；以及在步骤S306中，比较该实际转速与一目标转速以重新计算该信号值(例如由图1的主控制器120执行)。值得注意的是，本方法300的步骤S306包括各种实施例。参照前述第一实施例，步骤S306还包括「通过内插法而以该实际转速与该目标转速的差值并重新计算该信号值」(如S306A所示)。参照前述第二实施例，步骤S306还包括「将该实际转速与该目标转速的差值划分成多级，并通过查询内建的一差值对应表重新计算该信号值」(如S306B所示)。参照前述第三实施例，步骤S306还包括「通过二分逼近法而以该实际转速与该目标转速的差值重新计算该信号值」(如S306C所示)。由于本领域技术人员可参照前文了解本方法的各种实施方式，并达到前述实施相同的效果，因此，本文不再对其赘述以节省篇幅。
本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
Claims (10)
1.一种风扇转速控制系统，用以控制一风扇的转速，包括：
一风扇转速控制器，耦接至该风扇，用以接收一信号值以产生一驱动电压至该风扇，并检测该风扇的一实际转速；以及
一主控制器，耦接至该风扇转速控制器，用以提供该信号值，并比较该实际转速与一目标转速以重新计算该信号值。
2.根据权利要求1所述的风扇转速控制系统，其中该主控制器将该实际转速与该目标转速的差值划分成多级，并通过查询内建的一差值对应表重新计算该信号值。
3.根据权利要求1所述的风扇转速控制系统，其中该主控制器通过二分逼近法而以该实际转速与该目标转速的差值重新计算该信号值。
4.根据权利要求1所述的风扇转速控制系统，其中该主控制器通过内插法而以该实际转速与该目标转速的差值重新计算该信号值。
5.根据权利要求1所述的风扇转速控制系统，其中该风扇用以控制一中央处理器的温度。
6.根据权利要求1所述的风扇转速控制系统，其中该风扇转速控制系统是位于一笔记本型计算机中，而该主控制器是一嵌入式控制器。
7.一种风扇转速控制方法，用以控制一风扇的转速，包括：
提供一信号值以产生一驱动电压至该风扇；
检测该风扇的一实际转速；以及
比较该实际转速与一目标转速以重新计算该信号值。
8.根据权利要求7所述的风扇转速控制方法，其中重新计算该信号值的步骤还包括：
将该实际转速与该目标转速的差值划分成多级，并通过查询内建的一差值对应表重新计算该信号值。
9.根据权利要求7所述的风扇转速控制方法，其中重新计算该信号值的步骤还包括：
通过二分逼近法而以该实际转速与该目标转速的差值重新计算该信号值。
10.根据权利要求7所述的风扇转速控制方法，其中计算该信号值的步骤还包括：
通过内插法而以该实际转速与该目标转速的差值并重新计算该信号值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130320 |