專利名稱：自動調速的風扇驅動電路及電源供應電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種風扇驅動電路及電源供應電路，尤其涉及一種自動調速的風 扇驅動電路及電源供應電路。
背景技術：
隨著科技的進步與人類對生活質量的要求，科學家不斷加強電子產品的功能，因 此電子產品的耗電量及電源供應器的供電量大幅提高，對應產生的熱量較高，無法使用自 然散熱方式，必需使用風扇強制散熱才可以防止電子產品或電源供應器過熱而燒毀。由于電子產品或電源供應器產生的熱量非固定，為了節省耗電量或達到較佳的散 熱效果，風扇驅動電路會依據被散熱物的溫度，例如功率晶體管(Power Transistor)的溫 度，對應改變風扇的轉速，使風扇的轉速隨著被散熱物的溫度高低變化。傳統自動調速的風 扇驅動電路有兩種(1)驅動風扇的驅動電壓沒有波形變化為單純的直流式電壓，且風扇 驅動電路通過改變驅動電壓的電壓值高低來調整風扇的轉速，使風扇的轉速隨著被散熱物 的溫度高低變化；( 驅動電壓有波形變化為非單純的直流式電壓，且風扇驅動電路通過 改變驅動電壓的波形變化，例如占空比(duty cycle)，使風扇的轉速隨著被散熱物的溫度 高低變化。第一種自動調速的風扇驅動電路雖然電路簡單，但無法精準地控制風扇的轉速， 且風扇的轉速無法精準地調整，所以散熱效果不佳。第二種自動調速的風扇驅動電路可 以精準地控制風扇的轉速，但由于需要使用成本較高的數字式處理器，例如微控制單元 (Micro Controller Unit, MCU)或單芯片微電腦(Single Chip Microcomputer)，因此硬 件成本較高，且需要額外的固件(firmware)工程師撰寫風扇轉速控制程序，人力成本亦較 高。此外，第二種自動調速的風扇驅動電路應用于實體電子產品制造時，需要刻錄或寫入風 扇轉速控制程序的制造步驟，會導致產品制造速度較慢，不利產品的大量生產。再者，因為 數字式的處理器其工作頻率(operation clock)較高，例如20MHz (赫茲)，所以數字式處理 器的耗電量較高，使得自動調速的風扇驅動電路整體的耗電量較高，雖然第二種自動調速 的風扇驅動電路可以達到較佳的散熱效果，但卻無法降低整體的耗電量。當環境溫度變化較大時，風扇的轉速除了需要隨著被散熱物的溫度高低對應改變 外，亦需要隨著環境溫度高低對應變化，才可以達到散熱效果。雖然，傳統自動調速的風扇 驅動電路可以依據被散熱物的溫度自動調整風扇的轉速，但卻無法隨著環境溫度高低對應 改變，若應用于環境溫度變化較大場合時，會造成電子產品或電源供應器過熱而燒毀。因此，如何開發一種可改進現有技術缺陷的自動調速的風扇驅動電路及電源供應 電路，實為目前迫切需要解決的問題。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種自動調速的風扇驅動電路及電源供應電路，整體 耗電量較低，風扇的轉速精準地隨著被散熱物的溫度及環境溫度高低對應變化，不需要額外的固件工程師撰寫風扇轉速控制程序以節省設計的人力成本，實體電子產品制造時，不 需要刻錄或寫入風扇轉速控制程序的制造步驟，產品制造速度較快，適合產品的大量生產。 此外，風扇的轉速更可隨著環境溫度高低對應變化，若應用于環境溫度變化較大場合時，不 會造成電子產品或電源供應器過熱而燒毀。為達上述目的，本實用新型的一較廣義實施例為提供一種自動調速的風扇驅動電 路，包含脈沖寬度調制產生電路，產生脈沖寬度調制信號至風扇，使風扇的轉速隨著脈沖 寬度調制信號改變；反饋電路，依據脈沖寬度調制信號產生反饋信號；第一溫度感測電路， 感測被散熱物的工作溫度并對應產生第一溫度信號；以及運算電路，依據反饋信號與第一 溫度信號運算出計算信號至脈沖寬度調制產生電路；其中，脈沖寬度調制產生電路依據計 算信號產生脈沖寬度調制信號，當工作溫度上升時，脈沖寬度調制信號的占空比對應上升。本實用新型的自動調速的風扇驅動電路，優選的，該風扇驅動電路還包含一第二 溫度感測電路，該第二溫度感測電路與該反饋電路連接，感測一環境溫度并對應產生一第 二溫度信號，使該反饋電路依據該第二溫度信號選擇性地以一第一反饋比例值或一第二反 饋比例值產生該反饋信號。本實用新型的自動調速的風扇驅動電路，優選的，該反饋電路包含一第二電阻， 與該運算電路連接；一第三電阻，與該運算電路連接，并與該第二電阻構成分壓電路；一第 一電容，與該第三電阻并聯連接；一第一開關，該第一開關的控制端連接于該第二溫度感測 電路，并根據該第二溫度信號截止或導通；以及一第四電阻，與該第一開關串聯連接后再與 該第三電阻并聯連接；其中，當該第二溫度信號的電壓值小于一臨界值時，該第一開關截 止；當該第二溫度信號的電壓值大于該臨界值時，該第一開關導通使該第四電阻與該第三 電阻并聯。本實用新型的自動調速的風扇驅動電路，優選的，該風扇驅動電路還包含一過溫 度保護電路，該過溫度保護電路連接于該第一溫度感測電路與該第二溫度感測電路，依據 該第一溫度信號判斷該工作溫度是否超過一上限溫度并依據判斷結果對應產生一過溫度 保護信號控制該第二溫度感測電路工作。本實用新型的自動調速的風扇驅動電路，優選的，該第二溫度感測電路包含一第 二溫度感測元件；一第五電阻，與該第二溫度感測元件串聯連接，并在其串聯連接端產生該 第二溫度信號至該反饋電路；一第二開關，與該第五電阻并聯連接，并根據該過溫度保護信 號截止或導通；一第六電阻；以及一第七電阻，與該第六電阻串聯連接，且其串聯連接端連 接于該第二開關的控制端，將該過溫度保護信號降壓；其中，當該過溫度保護信號為使能狀 態時，該第二開關截止；當該過溫度保護信號為禁能狀態時，該第二開關導通。本實用新型的自動調速的風扇驅動電路，優選的，該運算電路為線性模擬電路。本實用新型的自動調速的風扇驅動電路，優選的，該運算電路包含一運算放大 器，該運算放大器的正輸入端與該第一溫度感測電路連接；一第二電容，連接于該運算放大 器的負輸入端與輸出端之間；以及一第八電阻，連接于該運算放大器的負輸入端與該反饋 電路之間；其中，當該第一溫度信號的電壓值上升或該反饋信號的電壓值下降時，該計算信 號的電壓值對應上升；當該第一溫度信號的電壓值下降或該反饋信號的電壓值上升時，該 計算信號的電壓值對應下降。本實用新型的自動調速的風扇驅動電路，優選的，該脈沖寬度調制產生電路包含一脈沖寬度調制控制器，該脈沖寬度調制控制器的比較引腳或反饋引腳連接于該運算電路 的輸出端；一頻率電阻，連接于該脈沖寬度調制控制器的鋸齒波振蕩器引腳；以及一頻率 電容，連接于該脈沖寬度調制控制器的鋸齒波振蕩器引腳；其中，該脈沖寬度調制控制器依 據該脈沖寬度調制控制器的比較引腳或反饋引腳的電壓值，在該脈沖寬度調制控制器的輸 出引腳產生該脈沖寬度調制信號。為達上述目的，本實用新型的另一較廣義實施例為提供一種自動調速的電源供應 電路，包含第一級電源電路，將輸入電壓整流濾波而產生總線電壓；第二級電源電路，包 含電源開關，第二級電源電路通過電源開關以脈沖寬度調制的方式導通或截止，將總線電 壓轉換為輸出電壓及輔助電壓；總線電容，連接于第一級電源電路與第二級電源電路；電 源控制電路，連接于第二級電源電路的輸出端及電源開關的控制端，控制第二級電源電路 工作；以及自動調速的風扇驅動電路，包含脈沖寬度調制產生電路，產生脈沖寬度調制信 號至風扇，使風扇的轉速隨著脈沖寬度調制信號改變；反饋電路，依據脈沖寬度調制信號產 生反饋信號；第一溫度感測電路，感測電源開關的工作溫度并對應產生第一溫度信號；以 及運算電路，依據反饋信號與第一溫度信號運算出計算信號至脈沖寬度調制產生電路；其 中，脈沖寬度調制產生電路依據計算信號產生脈沖寬度調制信號，當工作溫度上升時，脈沖 寬度調制信號的占空比對應上升。本實用新型的自動調速的電源供應電路，優選的，該電源供應電路還包含一第二 溫度感測電路，該第二溫度感測電路與該反饋電路連接，感測一環境溫度并對應產生一第 二溫度信號，使該反饋電路依據該第二溫度信號選擇性地以一第一反饋比例值或一第二反 饋比例值產生該反饋信號。本實用新型的自動調速的電源供應電路，優選的，該電源供應電路還包含一過溫 度保護電路，該過溫度保護電路連接于該第一溫度感測電路與該第二溫度感測電路之間， 依據該第一溫度信號判斷該工作溫度是否超過一上限溫度并依據判斷結果對應產生一過 溫度保護信號控制該第二溫度感測電路工作。本實用新型的自動調速的電源供應電路，優選的，該電源控制電路與該過溫度保 護電路連接，當該工作溫度超過該上限溫度時，該過溫度保護電路輸出禁能狀態的該過溫 度保護信號使該電源控制電路停止控制該電源開關工作。本實用新型的有益效果在于，本實用新型的自動調速的風扇驅動電路及電源供應 電路，整體耗電量較低，風扇的轉速精準地隨著被散熱物的溫度及環境溫度高低對應變化， 不需要額外的固件工程師撰寫風扇轉速控制程序以節省設計的人力成本，實體電子產品制 造時，不需要刻錄或寫入風扇轉速控制程序的制造步驟，產品制造速度較快，適合產品的大 量生產。此外，風扇的轉速更可隨著環境溫度高低對應變化，若應用于環境溫度變化較大場 合時，不會造成電子產品或電源供應器過熱而燒毀。
圖1 為本實用新型較佳實施例的自動調速的風扇驅動電路的電路方框示意圖。圖2 為本實用新型較佳實施例的工作溫度、環境溫度以及風扇轉速的曲線示意 圖。圖3 為本實用新型較佳實施例的自動調速的風扇驅動電路示意圖。[0024]圖4 為本實用新型較佳實施例的電源供應電路的電路方框示意圖。[0025]其中，附圖標記說明如下[0026]1 自動調速的風扇驅動電路2 風扇[0027]3:電源供應電路31 第一級電源電路[0028]32:第二級電源電路321 電源開關[0029]33:電源控制電路11 脈沖寬度調制產生電路[0030]111 脈沖寬度調制控制器12 反饋電路[0031]13 第一溫度感測電路14:運算電路[0032]141 第一運算放大器15:信號隔離電路[0033]16 第二溫度感測電路17 過溫度保護電路[0034]171 第二運算放大器Rt ；頻率電阻[0035]Ct 頻率電容Cbus 總線電容[0036]Ral 第一溫度感測元件Ra2 第二溫度感測元件[0037]ICt:輸出電阻Rp拉升電阻[0038]R1 R15 第一 第十五電阻C1 C3 第一 第三電容[0039]Dout 輸出二極管D1第一二極管[0040]D2 第二二極管Qi第一開關[0041]Q2 第二開關Q3第三開關[0042]Qa 第一隔離開關Qb第二隔離開關[0043]Spwffl 脈沖寬度調制信號Sk計算信號[0044]Sf 反饋信號Sa第一溫度信號[0045]Sa2 第二溫度信號Sclk 轉速信號[0046]Si 臨界值S1過溫度保護信號[0047]Vref 參考電壓Vbus總線電壓[0048]Vin 輸入電壓V0轉換為輸出電壓[0049]Vm:上限電壓值Vc。輔助電壓[0050]A1:第一曲線A2第二曲線[0051]Ts 工作溫度Te環境溫度[0052]Tp 設定溫度
具體實施方式
體現本實用新型特征與優點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應理 解的是本實用新型能夠在不同的實施方式上具有各種的變化，其皆不脫離本實用新型的范 圍，且其中的說明及附圖在本質上當作說明之用，而非用以限制本實用新型。請參閱圖1并配合圖2，其中圖1為本實用新型較佳實施例的自動調速的風扇驅動 電路的電路方框示意圖，而圖2為本實用新型較佳實施例的工作溫度、環境溫度以及風扇 轉速的曲線示意圖。如圖1所示，風扇2包含四個引腳，其中風扇2的第一引腳為轉速控制 引腳，用以接收脈沖寬度調制信號Spwm (pulse width modulation)，且風扇2的轉速隨著脈 沖寬度調制信號Swm的占空比改變。風扇2的第二引腳為轉速信號引腳，用以輸出與風扇2的轉速同步的轉速信號S。lk，而風扇2的第三引腳與第四引腳分別為電源引腳與接地引腳 (ground pin)，用以接收輔助電壓V。。。于一些實施例中，風扇2的第二引腳與第三引腳之 間還連接一個拉升電阻(圖中未示出)，用以拉升轉速信號S。lk的電壓值。于本實施例中，自動調速的風扇驅動電路1包含脈沖寬度調制產生電路11、反饋 電路12、第一溫度感測電路13以及運算電路14，其中脈沖寬度調制產生電路11依據計算 信號&產生脈沖寬度調制信號Spwm至風扇2，使風扇2的轉速隨著脈沖寬度調制信號Spwm 的占空比高低改變。反饋電路12依據脈沖寬度調制信號Spwm產生反饋信號&至運算電路 14，第一溫度感測電路13感測被散熱物的工作溫度Ts，例如功率晶體管的工作溫度，并對應 產生第一溫度信號i5al。運算電路14為線性模擬電路(linear analog circuit)，且依據反 饋信號&與第一溫度信號Sal運算出計算信號Sk，反饋信號&、第一溫度信號Sal以及計算 信號&彼此間的關系式為線性，例如& = Kl*Sal-K2*&，設計者可通過調整第一參數Kl與 第二參數K2改變風扇2的轉速與工作溫度的對應關系。于本實施例中，當工作溫度Ts上升時，第一溫度信號、與計算信號&的電壓值會 對應上升，此時，脈沖寬度調制產生電路11會依據上升的計算信號&增加脈沖寬度調制信 號Spwm的占空比，使反饋信號&與計算信號&的電壓值分別增加與減少，因此風扇2的轉 速會增加，直到計算信號&等于比較電壓值Va后，例如2. 5V (伏特)，脈沖寬度調制產生電 路11才會停止增加脈沖寬度調制信號Spwm的占空比。相反地，當工作溫度Ts下降時，第一 溫度信號Sal與計算信號&的電壓值會對應下降，此時，脈沖寬度調制產生電路11會依據 下降的計算信號&減少脈沖寬度調制信號Spwm的占空比，使反饋信號&與計算信號&的電 壓值分別減少與增加，因此風扇2的轉速會減少，直到計算信號&等于比較電壓值Va后， 脈沖寬度調制產生電路U才會停止減少脈沖寬度調制信號Spwm的占空比。如圖2所示的第一曲線A1與第二曲線A2,當工作溫度Ts上升時，由于脈沖寬度調 制信號Spwm的占空比會對應上升，因此風扇2的轉速亦會對應上升。相反地，當工作溫度Ts 下降時，由于脈沖寬度調制信號Spwm的占空比會對應下降，因此，風扇2的轉速亦會對應下 降，整體而言，風扇2的轉速會隨著工作溫度Ts的高低自動地改變。于本實施例中，自動調速的風扇驅動電路1還包含輸出二極管D。ut (diode)、信 號隔離電路15、第二溫度感測電路16以及過溫度保護電路17，其中，輸出二極管D。ut連接于 風扇2的第一引腳與脈沖寬度調制產生電路11之間。信號隔離電路15連接于脈沖寬度調 制產生電路11與反饋電路12之間，用以防止脈沖寬度調制信號Spwm受反饋電路12的負載 效應(loading effect)影響而使自動調速的風扇驅動電路1工作不穩定。第二溫度感測 電路16與反饋電路12連接，用以感測環境溫度 ；并對應產生第二溫度信號Sa2，使反饋電 路12依據第二溫度信號、的電壓值選擇性地以第一反饋比例值或第二反饋比例值產生反 饋信號&。如圖2所示，當環境溫度Te小于設定溫度Tp時(Te<Tp)，風扇2的轉速與工作 溫度Ts間的對應關系依據第一曲線A1變化，當環境溫度Te大于設定溫度Tp時( ； > Tp)， 風扇2的轉速與工作溫度Ts依據第二曲線A2變化。因此在相同工作溫度Ts下，若環境溫 度Te大于設定溫度Tp時，風扇2的轉速會較高。于本實施例中，當環境溫度Te上升且大于設定溫度Tp時，第二溫度信號、的電壓 值會對應上升且大于臨界值Sh，使反饋電路12的反饋比例值改變，例如由較大的第一反饋 比例值改變為較小的第二反饋比例值，風扇2的轉速與工作溫度Ts間的對應關系將依據第二曲線A2變化，反饋信號&與計算信號&的電壓值會分別對應下降與上升。此時，脈沖寬 度調制產生電路11會依據上升的計算信號&增加脈沖寬度調制信號Spwm的占空比，使反饋 信號&與計算信號&的電壓值分別增加與減少，因此風扇2的轉速會增加，直到計算信號 Sk等于比較電壓值Va后，脈沖寬度調制產生電路11才會停止增加脈沖寬度調制信號Spwm 的占空比。反相地，當環境溫度Te下降且小于設定溫度Tp時，第二溫度信號、的電壓值會對 應下降且小于臨界值證，使反饋電路12的反饋比例值改變，例如由較小的第二反饋比例值 改變為較大的第一反饋比例值，風扇2的轉速與工作溫度Ts間的對應關系將依據第一曲線 A1變化，反饋信號&與計算信號&的電壓值會分別對應上升與下降。此時，脈沖寬度調制 產生電路11會依據下降的計算信號&減少脈沖寬度調制信號Spwm的占空比，使反饋信號& 與計算信號&的電壓值分別減少與增加，因此風扇2的轉速會減少，直到計算信號&等于 比較電壓值Va后，脈沖寬度調制產生電路11才會停止減少脈沖寬度調制信號Spwm的占空 比。過溫度保護電路17連接于第一溫度感測電路13與第二溫度感測電路16之間，用 以依據第一溫度信號Sal判斷工作溫度Ts是否超過上限溫度Tm并依據判斷結果對應控制第 二溫度感測電路16工作。當第一溫度信號、的電壓值大于上限電壓值Vm時，表示工作溫度 Ts超過上限溫度Tm，例如超過70度(°C)，過溫度保護電路17會輸出禁能狀態(disabled) 的過溫度保護信號&而停止第二溫度感測電路16工作，使反饋電路12以較小的第二反饋 比例值產生反饋信號Sf，因此，風扇2的轉速與工作溫度Ts間的對應關系依據第二曲線A2 變化，風扇2的轉速提高。相反地，當第一溫度信號Sal的電壓值小于上限電壓值Vm時，表 示工作溫度Ts未超過上限溫度Tm，例如小于70度(°C )，過溫度保護電路17會輸出使能狀 態(enabled)的過溫度保護信號民而啟動(active)第二溫度感測電路16工作，使反饋電 路12依據第二溫度信號、的電壓值選擇性地以第一反饋比例值或第二反饋比例值產生反 饋信號Sf0請參閱圖3并配合圖1與圖2，其中圖3為本實用新型較佳實施例的自動調速的風 扇驅動電路示意圖。如圖3所示，于本實施例中，脈沖寬度調制產生電路11包含脈沖寬度 調制控制器111、頻率電阻Rt、頻率電容Ct、第三開關( 、第九電阻&、第十電阻Rltl以及第 十一電阻R11,其中脈沖寬度調制控制器111可以是但不限為德州儀器公司(Tl)型號3842 或3843的脈沖寬度調制控制器，其包含8個引腳而第一至第八引腳依序為(1)比較引腳 COMP、(2)反饋引腳Vfb, (3)電流感測引腳ISENSE、(4)鋸齒波振蕩器引腳Rt/Ct、(5)接地 引腳&id、(6)輸出引腳OUTPUT、(7)輔助電源引腳V。。以及(8)參考電壓引腳V,ef。于本實施例中，頻率電阻Rt與頻率電容Ct連接于脈沖寬度調制控制器111的第 四引腳，用以使脈沖寬度調制控制器111于第二引腳產生鋸齒波。于本實施例中，運算電路 14的輸出端連接于脈沖寬度調制控制器111的第一引腳，而脈沖寬度調制控制器111的第 二引腳則通過第十一電阻R11與接地端連接，但不以此為限，于一些實施例中，運算電路14 的輸出端連接于脈沖寬度調制控制器111的第二引腳。脈沖寬度調制控制器111依據其第 一引腳或第二引腳的電壓值產生脈沖寬度調制信號Spwm，使脈沖寬度調制控制器111的第 一引腳或第二引腳的電壓值等于比較電壓值Va，例如2. 5V。第三開關( 、第九電阻&以及 第十電阻Rltl構成斜率補償電路(slope compensation circuit)，用以穩定鋸齒波的頻率。[0064]于本實施例中，反饋電路12包含第二電阻民、第三電阻R3、第四電阻R4、第一電容 C1以及第一開關％，其中，第二電阻&連接于運算電路14與信號隔離電路15之間，第三電 阻R3與第一電容C1在運算電路14與接地端之間并聯連接，第一電容C1以及第一開關％串 聯連接后再與第三電阻R3并聯連接。第一開關仏的控制端連接于第二溫度感測電路16， 并根據第二溫度信號、截止或導通。當環境溫度Te小于設定溫度Tp時，第二溫度信號、 的電壓值會小于臨界值證，所以第一開關A會對應截止，此時，第二電阻&、第三電阻R3以 及第一電容C1構成的電路以較大的第一反饋比例值將脈沖寬度調制信號Spwm分壓及濾波而 產生反饋信號Sf，其中第一反饋比例值為第二電阻&與第三電阻R3的分壓比例(R2 R3)。 當環境溫度Te大于設定溫度Tp時，第二溫度信號、的電壓值會大于臨界值Sh，所以第一 開關A會導通使第四電阻R4與第三電阻R3并聯，此時，第二電阻&、第三電阻R3、第四電阻 R4以及第一電容C1構成的電路以較小的第二反饋比例值將脈沖寬度調制信號Spwm分壓及濾 波而產生反饋信號&，其中第二反饋比例值由第二電阻&、第三電阻R3與第四電阻R4構成 的分壓比例(R2 R3 R4)。于本實施例中，第一溫度感測電路13包含第一電阻R1與第一溫度感測元件Ral， 其中第一電阻R1與第一溫度感測元件Ral串聯連接，并在其串聯連接端產生第一溫度信號 Sal至運算電路14與過溫度保護電路17。于本實施例中，第一溫度感測元件Ral選用負溫度 系數熱敏電阻(NTC thermistor)，但不以此為限。當工作溫度Ts上升時，第一溫度感測元 件Ral的電阻值會對應下降，使得第一溫度信號Sal的電壓值隨著上升的工作溫度Ts對應上 升。相反地，當工作溫度Ts下降時，第一溫度感測元件Ral的電阻值會對應上升，使得第一 溫度信號、的電壓值隨著下降的工作溫度Ts對應下降。于一些實施例中第一溫度感測元 件Ral選用正溫度系數熱敏電阻(PTC thermistor)，且第一電阻隊與第一溫度感測元件Ral 放置位置交換，亦可以達到相同的功能。于本實施例中，運算電路14為一種線性模擬電路，其包含第一運算放大器 141 (operation amplifier)、第二電容C2以及第八電阻&，其中第二電容C2連接于第一運 算放大器141的負輸入端與輸出端之間，第八電阻化連接于第一運算放大器141的負輸入 端與反饋電路12之間，而第一運算放大器141的正輸入端與第一溫度感測電路13連接。 當第一溫度信號、的電壓值上升或反饋信號&的電壓值下降時，計算信號Sk的電壓值會 對應上升，相反地，當第一溫度信號Sal的電壓值下降或反饋信號&的電壓值上升時，計算 信號&的電壓值會對應下降。信號隔離電路15可以是但不限為隨耦器電路(follower circuit)，于本實施例 中，信號隔離電路15包含第一隔離開關A、第二隔離開關％以及輸出電阻R。ut，其中脈沖 寬度調制產生電路11的輸出端通過輸出電阻R。ut連接于第一隔離開關A與第二隔離開關 Qb的控制端，第一隔離開關A與第二隔離開關A串聯連接，第一隔離開關A與第二隔離開 關％的串聯連接端連接于反饋電路12。當脈沖寬度調制信號Spwm為高電位的使能狀態時， 第一隔離開關A導通而第二隔離開關A截止，相反地，當脈沖寬度調制信號Spwm為低電位 的使能狀態時，第二隔離開關A導通而第一隔離開關A截止。于本實施例中，第二溫度感測電路16包含第二溫度感測元件Ra2、第五電阻R5、第 六電阻&、第七電阻R7以及第二開關( ，其中第二溫度感測元件Ra2與第五電阻&串聯連 接，并在其串聯連接端產生第二溫度信號、至反饋電路12。第六電阻&與第七電阻R7串聯連接，且其串聯連接端連接于第二開關％的控制端，用以將過溫度保護信號&降壓。第二開關％與第五電阻R5并聯連接，并根據過溫度保護信號&截止或導通。當過 溫度保護信號&為低電位的使能狀態時，表示工作溫度Ts未超過上限溫度Tm，使能狀態的 過溫度保護信號&會使第二開關％截止而啟動第二溫度感測電路16工作，此時，第二溫度 信號、的電壓值會隨著環境溫度Te變化。當過溫度保護信號&為高電位的禁能狀態時， 表示工作溫度Ts超過上限溫度Tm，禁能狀態的過溫度保護信號&會使第二開關％導通而 停止第二溫度感測電路16工作，此時，第二溫度信號、的電壓值不會隨著環境溫度Te變 化而是維持0V，因此，小于臨界值Si的第二溫度信號、會使反饋電路12的反饋比例值為 較小的第二反饋比例值。于本實施例中，過溫度保護電路17包含第二運算放大器171、拉升電阻 Rp(pull-up resistor)、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第 一二極管D1、第二二極管&以及第三電容C3,其中拉升電阻艮與第二運算放大器171的輸 出端連接，用以拉升過溫度保護信號民的電壓值。第十二電阻R12與第十三電阻R13串聯 連接，用以將參考電壓分壓，而提供上限電壓值Vm至第二運算放大器171的負輸入端。 第十四電阻R14連接于第一溫度感測電路13與第二運算放大器171的正輸入端之間，第三 電容C3連接于第二運算放大器171的負輸入端與正輸入端之間，第十五電阻R15與第一二 極管D1在第二運算放大器171的正輸入端與輸出端之間串聯連接，第二二極管D2連接于第 二運算放大器171的輸出端與反饋電路12之間。當第一溫度信號Sal的電壓值大于上限電壓值Vm時(Sal > Vm)，表示工作溫度Ts 超過上限溫度Tm，第二運算放大器171會輸出禁能狀態的過溫度保護信號&而停止第二溫 度感測電路16工作，使反饋電路12以較小的第二反饋比例值產生反饋信號Sf。相反地，當 第一溫度信號、的電壓值小于上限電壓值Vm時(Sal < Vm)，表示工作溫度Ts未超過上限 溫度Tm，第二運算放大器171會輸出使能狀態的過溫度保護信號&而啟動第二溫度感測電 路16工作，使反饋電路12依據第二溫度信號、的電壓值選擇性地以第一反饋比例值或第 二反饋比例值產生反饋信號&。請參閱圖4并配合圖1、圖2及圖3，其中圖4為本實用新型較佳實施例的電源供 應電路的電路方框示意圖。如圖4所示，電源供應電路3包含自動調速的風扇驅動電路1、 第一級電源電路31、第二級電源電路32、電源控制電路33以及總線電容Cbus，其中第一級電 源電路31連接于第二級電源電路32與總線電容Cbus，用以將輸入電壓Vin整流濾波而產生 總線電壓Vbus。第二級電源電路32包含電源開關321，且該電源開關321的控制端與電源 控制電路33連接，第二級電源電路32通過電源開關321以脈沖寬度調制的方式導通或截 止，將總線電壓Vbus轉換為輸出電壓V。及輔助電壓V。。，例如V。= 12V、Vcc = 5V。電源控制 電路33連接于第二級電源電路32的輸出端、該電源開關321的控制端以及過溫度保護電 路17，用以控制第二級電源電路32工作。總線電容Cbus連接于第一級電源電路31與第二 級電源電路32。于本實施例中，風扇2對電源開關321散熱，自動調速的風扇驅動電路1的第一溫 度感測電路13感測電源開關321的工作溫度Ts，并對應產生第一溫度信號i5al。至于，自動 調速的風扇驅動電路1的工作原理及連接關系同上所述，于此不再贅述。當工作溫度Ts超 過上限溫度Tm時，過溫度保護電路17會輸出禁能狀態的過溫度保護信號&，除了會使風扇2的轉速自動地加快外，更會使電源控制電路33停止控制電源開關321工作，以防止電 源開關321過熱而燒毀。當工作溫度Ts未超過上限溫度Tm時，過溫度保護電路17會輸出 使能狀態的過溫度保護信號Sp，使電源控制電路33控制電源開關321正常工作。綜上所述，本實用新型的自動調速的風扇驅動電路及電源供應電路以脈沖寬度調 制信號控制風扇的轉速，且不使用成本較高、工作頻率較高且耗電量較高的數字式處理器 實現，而是以線性模擬電路實現。因此風扇的轉速可以精準地隨著被散熱物的溫度及環境 溫度高低對應變化，不需要額外的固件工程師撰寫風扇轉速控制程序，可減少設計的人力 成本，整體的耗電量較低，實體電子產品制造時，不需要刻錄或寫入風扇轉速控制程序的制 造步驟，產品制造速度較快，適合產品的大量生產。此外，風扇的轉速更可隨著環境溫度高 低對應變化，若應用于環境溫度變化較大場合時，不會造成電子產品或電源供應器過熱而
hm^Xo本領域技術人員應當意識到在不脫離本實用新型所附的權利要求所揭示的本實 用新型的范圍和精神的情況下所作的更動與潤飾，均屬本實用新型的權利要求的保護范圍 之內。
1權利要求1.一種自動調速的風扇驅動電路，其特征在于，包含一脈沖寬度調制產生電路，產生一脈沖寬度調制信號至一風扇，使該風扇的轉速隨著 該脈沖寬度調制信號改變；一反饋電路，依據該脈沖寬度調制信號產生一反饋信號；一第一溫度感測電路，感測一被散熱物的一工作溫度并對應產生一第一溫度信號；以及一運算電路，依據該反饋信號與該第一溫度信號運算出一計算信號至該脈沖寬度調制 產生電路；其中，該脈沖寬度調制產生電路依據該計算信號產生該脈沖寬度調制信號，當該工作 溫度上升時，該脈沖寬度調制信號的占空比對應上升。
2.如權利要求1所述的自動調速的風扇驅動電路，其特征在于，該第一溫度感測電路 包含一第一電阻；以及一第一溫度感測元件，與該第一電阻串聯連接，并在其串聯連接端產生該第一溫度信 號至該運算電路。
3.如權利要求1所述的自動調速的風扇驅動電路，其特征在于，該風扇驅動電路還包 含一第二溫度感測電路，該第二溫度感測電路與該反饋電路連接，感測一環境溫度并對應 產生一第二溫度信號，使該反饋電路依據該第二溫度信號選擇性地以一第一反饋比例值或 一第二反饋比例值產生該反饋信號。
4.如權利要求3所述的自動調速的風扇驅動電路，其特征在于，該反饋電路包含一第二電阻，與該運算電路連接；一第三電阻，與該運算電路連接，并與該第二電阻構成分壓電路；一第一電容，與該第三電阻并聯連接；一第一開關，該第一開關的控制端連接于該第二溫度感測電路，并根據該第二溫度信 號截止或導通；以及一第四電阻，與該第一開關串聯連接后再與該第三電阻并聯連接；其中，當該第二溫度信號的電壓值小于一臨界值時，該第一開關截止；當該第二溫度 信號的電壓值大于該臨界值時，該第一開關導通使該第四電阻與該第三電阻并聯。
5.如權利要求3所述的自動調速的風扇驅動電路，其特征在于，該風扇驅動電路還包 含一過溫度保護電路，該過溫度保護電路連接于該第一溫度感測電路與該第二溫度感測電 路，依據該第一溫度信號判斷該工作溫度是否超過一上限溫度并依據判斷結果對應產生一 過溫度保護信號控制該第二溫度感測電路工作。
6.如權利要求3所述的自動調速的風扇驅動電路，其特征在于，該第二溫度感測電路 包含一第二溫度感測元件；一第五電阻，與該第二溫度感測元件串聯連接，并在其串聯連接端產生該第二溫度信 號至該反饋電路；一第二開關，與該第五電阻并聯連接，并根據該過溫度保護信號截止或導通；一第六電阻；以及一第七電阻，與該第六電阻串聯連接，且其串聯連接端連接于該第二開關的控制端，將 該過溫度保護信號降壓；其中，當該過溫度保護信號為使能狀態時，該第二開關截止；當該過溫度保護信號為禁 能狀態時，該第二開關導通。
7.如權利要求1所述的自動調速的風扇驅動電路，其特征在于，該運算電路為線性模 擬電路。
8.如權利要求7所述的自動調速的風扇驅動電路，其特征在于，該運算電路包含 一運算放大器，該運算放大器的正輸入端與該第一溫度感測電路連接；一第二電容，連接于該運算放大器的負輸入端與輸出端之間；以及 一第八電阻，連接于該運算放大器的負輸入端與該反饋電路之間； 其中，當該第一溫度信號的電壓值上升或該反饋信號的電壓值下降時，該計算信號的 電壓值對應上升；當該第一溫度信號的電壓值下降或該反饋信號的電壓值上升時，該計算 信號的電壓值對應下降。
9.如權利要求7所述的自動調速的風扇驅動電路，其特征在于，該脈沖寬度調制產生 電路包含一脈沖寬度調制控制器，該脈沖寬度調制控制器的比較引腳或反饋引腳連接于該運算 電路的輸出端；一頻率電阻，連接于該脈沖寬度調制控制器的鋸齒波振蕩器引腳；以及 一頻率電容，連接于該脈沖寬度調制控制器的鋸齒波振蕩器引腳； 其中，該脈沖寬度調制控制器依據該脈沖寬度調制控制器的比較引腳或反饋引腳的電 壓值，在該脈沖寬度調制控制器的輸出引腳產生該脈沖寬度調制信號。
10.一種自動調速的電源供應電路，其特征在于，包含一第一級電源電路，將一輸入電壓整流濾波以產生一總線電壓； 一第二級電源電路，包含一電源開關，該第二級電源電路通過該電源開關以脈沖寬度 調制的方式導通或截止，將該總線電壓轉換為一輸出電壓及一輔助電壓； 一總線電容，連接于該第一級電源電路與該第二級電源電路； 一電源控制電路，連接于該第二級電源電路的輸出端與該電源開關的控制端，控制該 第二級電源電路工作；以及一自動調速的風扇驅動電路，包含一脈沖寬度調制產生電路，產生一脈沖寬度調制信號至一風扇，使該風扇的轉速隨著 該脈沖寬度調制信號改變；一反饋電路，依據該脈沖寬度調制信號產生一反饋信號；一第一溫度感測電路，感測該電源開關的一工作溫度并對應產生一第一溫度信號；以及一運算電路，依據該反饋信號與該第一溫度信號運算出一計算信號至該脈沖寬度調制 產生電路；其中，該脈沖寬度調制產生電路依據該計算信號產生該脈沖寬度調制信號，當該工作 溫度上升時，該脈沖寬度調制信號的占空比對應上升。
11.如權利要求10所述的自動調速的電源供應電路，其特征在于，該電源供應電路還包含一第二溫度感測電路，該第二溫度感測電路與該反饋電路連接，感測一環境溫度并對 應產生一第二溫度信號，使該反饋電路依據該第二溫度信號選擇性地以一第一反饋比例值 或一第二反饋比例值產生該反饋信號。
12.如權利要求11所述的自動調速的電源供應電路，其特征在于，該電源供應電路還 包含一過溫度保護電路，該過溫度保護電路連接于該第一溫度感測電路與該第二溫度感測 電路之間，依據該第一溫度信號判斷該工作溫度是否超過一上限溫度并依據判斷結果對應 產生一過溫度保護信號控制該第二溫度感測電路工作。
13.如權利要求12所述的自動調速的電源供應電路，其特征在于，該電源控制電路與 該過溫度保護電路連接，當該工作溫度超過該上限溫度時，該過溫度保護電路輸出禁能狀 態的該過溫度保護信號使該電源控制電路停止控制該電源開關工作。
專利摘要本實用新型公開了一種自動調速的風扇驅動電路及電源供應電路，自動調速的風扇驅動電路包含脈沖寬度調制產生電路產生脈沖寬度調制信號至風扇，使風扇的轉速隨著脈沖寬度調制信號改變；反饋電路依據脈沖寬度調制信號產生反饋信號；第一溫度感測電路感測被散熱物的工作溫度并對應產生第一溫度信號；以及運算電路，依據反饋信號與第一溫度信號運算出計算信號至脈沖寬度調制產生電路；其中，脈沖寬度調制產生電路依據計算信號產生脈沖寬度調制信號，當工作溫度上升時，脈沖寬度調制信號的占空比對應上升。本實用新型的自動調速的風扇驅動電路及電源供應電路，整體耗電量較低，風扇的轉速精準地隨著被散熱物的溫度及環境溫度高低對應變化。
文檔編號H02P7/29GK201846296SQ201020149580
公開日2011年5月25日 申請日期2010年4月1日 優先權日2010年4月1日
發明者張昱 申請人:臺達電子工業股份有限公司