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TWI531152B - 風扇控制裝置及其方法 - Google Patents

風扇控制裝置及其方法 Download PDF

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TWI531152B
TWI531152B TW102114324A TW102114324A TWI531152B TW I531152 B TWI531152 B TW I531152B TW 102114324 A TW102114324 A TW 102114324A TW 102114324 A TW102114324 A TW 102114324A TW I531152 B TWI531152 B TW I531152B
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Description

風扇控制裝置及其方法
本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種風扇控制裝置及其方法。
請參照第1圖，第1圖繪示係為傳統風扇轉速控制之運轉控制訊號與系統溫度之關係曲線圖。傳統風扇轉速控制是依系統溫度來決定輸出不同準位/強度之運轉控制信號，以達到不同之轉速。依風扇之型式不同，此控制信號可區為DAC(Digital to Analog)或是PWM(Pulse Width Modulation)等型式。傳統上風扇轉換階往往是採用階梯式(Stepping)來做為需要之不同轉速調整。微處理器可以透過內部之DAC/PWM來直接輸出運轉控制信號驅動風扇。
然而，隨著筆記型電腦或平板電腦的設計越來越輕薄，各部件的配置因空間有限而需緊密相鄰。如果風扇與麥克風元件靠的太近時，就容易使麥克風錄到風扇在切換轉速時所產生的噪音。這是因為風扇是採用電能轉機械力之元件，所以雖然微處理器輸出信號已達目標轉速需求，但實際風扇之轉速間的切換就會造成高斜率之加速度而產生較大的噪音及震動。舉例來說，在系統溫度t1、系統溫度t2、系統溫度t3、系統溫度t4及系統溫度t5時瞬間急遽改變，傳統運轉控制訊號將造成風扇在風扇速度切換時產生噪音及震動。
本發明係有關於一種風扇控制裝置及其方法。
根據本發明，提出一種風扇控制裝置。風扇控制裝 置包括減法器、決定單元及調整單元。減法器計算目前轉速與目標轉速之轉速差值。決定單元根據轉速差值決定調整因子。調整單元根據調整因子將風扇之轉速控制訊號由第一控制訊號改變為第二控制訊號。
根據本發明，提出一種風扇控制方法。風扇控制方法包括：計算目前轉速與目標轉速之轉速差值；根據轉速差值決定調整因子；以及根據調整因子將風扇之轉速控制訊號由第一控制訊號改變為第二控制訊號。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
1‧‧‧風扇
2‧‧‧風扇控制裝置
21‧‧‧轉速計算單元
22‧‧‧減法器
23‧‧‧選擇器
24‧‧‧決定單元
25、25(1)、25(2)、25(3)‧‧‧調整單元
251‧‧‧加法器
252‧‧‧比較器
253‧‧‧判斷單元
254‧‧‧輸出單元
301~305‧‧‧步驟
C(n)‧‧‧第一控制訊號
C(n+1)‧‧‧第一調整訊號
S1‧‧‧脈波訊號
TS‧‧‧取樣時間
TE‧‧‧容許轉速誤差
t1~t5‧‧‧系統溫度
VC‧‧‧目前轉速
VT‧‧‧目標轉速
Vmin‧‧‧最小風扇控制訊號
Vmax‧‧‧第二調整訊號
DV‧‧‧轉速差值
+P‧‧‧正值
-P‧‧‧負值
P(n)‧‧‧調整因子
SC‧‧‧轉速控制訊號
第1圖繪示係為傳統風扇轉速控制之運轉控制訊號與系統溫度之關係曲線圖。
第2圖繪示係為依照第一實施例之一種風扇控制裝置與風扇之示意圖。
第3圖繪示係為依照第一實施例之一種風扇控制方法之流程圖。
第4圖繪示為第一種調整單元之示意圖。
第5圖繪示係為第二種調整單元之示意圖。
第6圖繪示係為第三種調整單元之示意圖。
第7圖繪示係為依照第一實施例之一種運轉控制訊號與系統溫度之關係曲線圖。
第8圖繪示係為依照第二實施例之一種風扇控制裝置與風扇之示意圖。
第一實施例
請參照表1、第2圖及第3圖，第2圖繪示係為依照第一實 施例之一種風扇控制裝置與風扇之示意圖，第3圖繪示係為依照第一實施例之一種風扇控制方法之流程圖。風扇控制裝置2適用於筆記型電腦或平板電腦。風扇控制裝置2用以控制風扇1，且風扇控制裝置2例如為嵌入式控制器(Embedded Controller,EC)。風扇控制裝置2包括轉速計算單元21、減法器22、選擇器23、決定單元24及調整單元25，且轉速計算單元21、減法器22、選擇器23、決定單元24及調整單元25可由微處理器所實現。風扇控制方法能應用於風扇控制裝置2，且包括如下步驟：首先如步驟301所示，轉速計算單元21根據取樣時間TS及風扇1回授之脈波訊號S1計算目前轉速VC。轉速計算單元21根據取樣時間TS及脈波訊號S1之脈波數即能算出風扇1之目前轉速VC。接著如步驟302所示，減法器22計算目前轉速VC與目標轉速VT之轉速差值DV。轉速差值DV等於目標轉速VT減去目前轉速VC。跟著如步驟303所示，選擇器23根據轉速差值DV調整下一次的取樣時間TS。由於取樣時間改變，故其對應之固定時間內的加速度也會改變，進而達到變加速度的效果。
取樣時間TS與轉速差值DV成正比。當轉速差值DV越大，選擇器23所選出的取樣時間TS越大。相反地，當轉速差值DV越小，選擇器23所選出的取樣時間TS越小。取樣時間TS與加速度成正比。當取樣時間TS增加時，加速度隨之增加。相反地，當取樣時間TS減少時，加速度隨之減少。舉例來說，當轉速差值DV為±1000rpm，取樣時間TS及加速度分別為200ms及2x；當轉速差值DV為±500rpm，取樣時間TS及加速度分別為100ms及1x；當轉速差值DV為±100rpm，取樣時間TS及加速度 分別為50ms及。
然後如步驟304所示，決定單元24根據轉速差值DV決定調整因子P(n)。當轉速差值DV等於容許轉速誤差TE，決定單元24決定調整因子為0。當轉速差值DV大於容許轉速誤差TE，決定單元24決定調整因子P(n)為一負值-P。當轉速差值DV小於容許轉速誤差TE，決定單元24決定調整因子為一正值+P。舉例來說，若容許轉速誤差TE為±100rpm，而轉速差值DV大於等於1000rpm時，決定單元24決定調整因子P(n)為-1。若容許轉速誤差TE為±100rpm，而轉速差值DV小於-1000rpm時，決定單元24決定調整因子P(n)為+1。若容許轉速誤差TE為±100rpm，而轉速差值DV大於等於100rpm時，決定單元24決定調整因子P(n)為0。接著如步驟305所示，調整單元25根據調整因子P(n)將風扇1之轉速控制訊號SC由第一控制訊號改變為第 二控制訊號。
請同時參照第2圖及第4圖，第4圖繪示為第一種調整單元之示意圖。前述調整單元25可以有不同的實現方式。於第4圖繪示中，調整單元25係以調整單元25(1)為例說明。調整單元25(1)包括加法器251。風扇1接收第一控制訊號C(n)以達到目前轉速VC。加法器251將原先驅動風扇1之第一控制訊號C(n)加上調整因子P(n)以產生第一調整訊號C(n+1)，並將第一調整訊號C(n+1)做為驅動風扇1之第二控制訊號。
請同時參照第2圖、及第5圖，第5圖繪示係為第二種調整單元之示意圖。於第5圖繪示中，調整單元25係以調整單元25(2)為例說明。調整單元25(2)包括加法器251及比較器252。當風扇1之轉速控制訊號SC為第一控制訊號C(n)時，風扇1達到目前轉速VC。加法器251將原先驅動風扇1之第一控制訊號C(n)加上調整因子P(n)以產生第一調整訊號C(n+1)。比較器252選擇第一調整訊號C(n+1)與最小風扇控制訊號Vmin之中最大者做為第二調整訊號Vmax，並將第二調整訊號Vmax做為第二控制訊號。需說明的是，並非所有的轉速控制訊號SC都能使風扇1運轉。最小風扇控制訊號Vmin是指所有轉速控制訊號SC中能讓風扇1開始運轉的最小轉速控制訊號。透過比較器252的選擇，能加速脫離風扇1運轉的死帶(Dead Zone)。
請同時參照第2圖、及第6圖，第6圖繪示係為第三種調整單元之示意圖。於第6圖繪示中，調整單元25係以調整單元25(3)為例說明。調整單元25(3)包括加法器251、比較器252、判斷單元253及輸出單元254。風扇1接收第一控制訊號C(n)以達到目前轉速VC。加法器251將原先驅動風扇1之第一控制訊號C(n)加上調整因子P(n)以產生第一調整訊號C(n+1)。比較器252選擇第一調整訊號C(n+1)與最小風扇控制訊號Vmin之中最大者做為第二調整訊號Vmax。判斷單元253判斷目標轉速VT是否大於0。若目標 轉速VT大於0，輸出單元254輸出第二調整訊號Vmax做為第二控制訊號。若目標轉速等於0，則輸出單元254停止輸出第二調整訊號Vmax做為第二控制訊號。
請同時參照第1圖及第7圖，第7圖繪示係為依照第一實施例之一種運轉控制訊號與系統溫度之關係曲線圖。由前述第1圖可看出先前技術的階梯式轉速控制係於瞬間以高加速度調整風扇轉速。相對地，由第7圖繪示可清楚地看出第一實施例透過增加不同階段的緩合加速度段來減少風扇因高加速度所造成的噪音與震動。舉例來說，在系統溫度t1、系統溫度t2、系統溫度t3、系統溫度t4及系統溫度t5時，本實施例之運轉控制訊號不會瞬間急遽改變，進而降低風扇在風扇速度切換時所產生之噪音及震動。
第二實施例
請參照表2及第8圖，第8圖繪示係為依照第二實施例之一種風扇控制裝置與風扇之示意圖。第二實施例與第一實施例主要不同之處在於第二實施例係以轉速計算單元81取代第一實施例之轉速計算單元21，並以選擇器83取代選擇器23。進一步來說，選擇器83包括計數器831及轉換器832。計數器831計算風扇1回授之脈波訊號S1中符合取樣脈波SP之脈波數。取樣脈波SP係指微處理器的高速取樣脈波，高速取樣脈波的取樣頻率例如為25MHz。轉換器832再將脈波數轉換為目前轉速VC。
選擇器83根據轉速差值DV修正下一次之調整因子P(n+1)。第二實施例能進一步地根據轉速差值DV來選擇正值+P的大小或負值-的大小。舉例來說，舉例來說，若轉速差值DV大於等於1000rpm時，選擇器83選擇下一次之調整因子P(n+1)為-2以進行較大的調整。若轉速差值DV大於等於500rpm時，選 擇器83便選擇下一次之調整因子P(n+1)為-1以進行較小的調整。若轉速差值DV大於等於100rpm時，選擇器83便選擇下一次之調整因子P(n+1)為0以停止調整。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
301~305‧‧‧步驟

Claims (22)

  1. 一種風扇之轉速控制方法，包括：計算一目前轉速與一目標轉速之一轉速差值；根據該轉速差值決定一調整因子；根據該調整因子將該風扇之一轉速控制訊號由一第一控制訊號改變為一第二控制訊號；以及根據該轉速差值調整一取樣時間，其中該取樣時間與該轉速差值成正比。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制方法，其中於決定該調整因子之該步驟中，當該轉速差值等於一容許轉速誤差，該調整因子為0。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制方法，其中於決定該調整因子之該步驟中，當該轉速差值大於一容許轉速誤差，該調整因子為一負值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制方法，其中於決定該調整因子之該步驟中，當該轉速差值小於一容許轉速誤差，該調整因子為一正值。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制方法，其中該改變步驟包括：將該第一控制訊號加上該調整因子以產生一第一調整訊號；以及將該第一調整訊號做為該第二控制訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制方法，其中該改變步驟包括：將該第一控制訊號加上該調整因子以產生一第一調整訊號；選擇該第一調整訊號與一最小風扇控制訊號之中最大者做為一第二調整訊號；以及將該第二調整訊號做為該第二控制訊號。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制方法，其中該改變步驟包括： 將該第一控制訊號加上該調整因子以產生一第一調整訊號；選擇該第一調整訊號與一最小風扇控制訊號之中最大者做為一第二調整訊號；判斷該目標轉速是否大於0；以及若該目標轉速大於0，輸出該第二調整訊號做為該第二控制訊號。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之風扇控制方法，其中該改變步驟包括：若該目標轉速等於0，停止輸出該第二調整訊號做為該第二控制訊號。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制方法，更包括：根據一取樣時間及該風扇回授之一脈波訊號計算該目前轉速。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制方法，更包括：計數該風扇回授之一脈波訊號中符合一取樣脈波之一脈波數；以及將該脈波數轉換為該目前轉速。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之風扇控制方法，更包括包括：根據該轉速差值修正該調整因子。
  12. 一種風扇之轉速控制裝置，包括：一減法器，用以計算一目前轉速與一目標轉速之一轉速差值；一決定單元，用以根據該轉速差值決定一調整因子；一調整單元，用以根據該調整因子將該風扇之一轉速控制訊號由一第一控制訊號改變為一第二控制訊號；以及一選擇器，用以根據該轉速差值調整一取樣時間，其中該取樣時間與該轉速差值成正比。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之風扇控制裝置，其中當該轉速差值等於一容許轉速誤差，該決定單元決定該調整因子為0。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之風扇控制裝置，其中當該轉速差值大於一容許轉速誤差，該決定單元決定該調整因子為一負值。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之風扇控制裝置，其中當該轉速差值小於一容許轉速誤差，該決定單元決定該調整因子為一正值。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之風扇控制裝置，其中該調整單元包括：一加法器，用以將該第一控制訊號加上該調整因子以產生一第一調整訊號，並將該第一調整訊號做為該第二控制訊號。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之風扇控制裝置，其中該調整單元包括：一加法器，用以將該第一控制訊號加上該調整因子以產生一第一調整訊號；以及一比較器，用以選擇該第一調整訊號與一最小風扇控制訊號之中最大者做為一第二調整訊號，並將該第二調整訊號做為該第二控制訊號。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之風扇控制裝置，其中該調整單元包括：一加法器，用以將該第一控制訊號加上該調整因子以產生一第一調整訊號；一比較器，用以選擇該第一調整訊號與一最小風扇控制訊號之中最大者做為一第二調整訊號；一判斷單元，用以判斷該目標轉速是否大於0；以及一輸出單元，若該目標轉速大於0，輸出該第二調整訊號做為該第二控制訊號。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之風扇控制裝置，其中若該目標轉速等於0，該輸出單元停止輸出該第二調整訊號做為該第二控制訊號。
  20. 如申請專利範圍第12項所述之風扇控制裝置，更包括： 一轉速計算單元，用以根據一取樣時間及該風扇回授之一脈波訊號計算該目前轉速。
  21. 如申請專利範圍第12項所述之風扇控制裝置，其中該轉速計算單元包括：一計數器，用以計算該風扇回授之一脈波訊號中符合一取樣脈波之一脈波數；以及一轉換器，用以將該脈波數轉換為該目前轉速。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之風扇控制裝置，更包括包括：一選擇器，用以根據該轉速差值修正該調整因子。
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