專利名稱：控制電子設(shè)備內(nèi)風(fēng)扇電壓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在權(quán)利要求1的前序部分所述的控制電子設(shè)備內(nèi)風(fēng)扇電壓的方法。
對于用風(fēng)扇冷卻的供給電流的電子設(shè)備，為了減少噪音往往使用轉(zhuǎn)速控制的風(fēng)扇。盡管如此，在安靜的辦公環(huán)境內(nèi)那種用傳統(tǒng)的溫度/轉(zhuǎn)速控制的風(fēng)扇，其噪音仍然使人感到太大。在降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速時(shí)必須注意，為了保護(hù)電子元件，在整個(gè)負(fù)荷范圍和溫度范圍內(nèi)保持在允許的最高元件溫度以下。
按照至今沿用的為人們所熟悉的方法，供電裝置的空氣溫度借助于熱敏元件和功率級被轉(zhuǎn)化為風(fēng)扇的工作電壓。這種熱敏元件，例如負(fù)溫度系數(shù)電阻或正溫度系數(shù)電阻，是一種在制冷時(shí)或在加熱時(shí)其電阻值相應(yīng)增大的電阻，其溫度/電壓特性曲線相對比較平坦或?qū)掗?。也就是說在一個(gè)寬廣的范圍內(nèi)，比如在攝氏20度和60度之間，控制電壓可從一個(gè)基礎(chǔ)電壓提高到最大的風(fēng)扇電壓。
在控制某些風(fēng)扇時(shí)溫度傳感器被配置在供電裝置內(nèi)含功率元件的一塊冷卻板上，從而在調(diào)節(jié)風(fēng)扇工作電壓時(shí)可兼顧供電裝置的輸出功率。
眾所周知，根據(jù)US-A-5197858，根據(jù)被調(diào)節(jié)的溫度，對電子設(shè)備內(nèi)風(fēng)扇的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以這種方式調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，直到第一檔機(jī)器溫度邊界，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)數(shù)保持在第一轉(zhuǎn)速上。從而風(fēng)扇的轉(zhuǎn)數(shù)可以連續(xù)不斷地往高調(diào)整，直至第二檔的機(jī)器溫度邊界，在第二檔機(jī)器溫度邊界以上，此風(fēng)扇轉(zhuǎn)數(shù)保持不變。
與此相關(guān)，電路布置雖然可以調(diào)節(jié)各自的機(jī)器溫度邊界，但在此溫度邊界之間，應(yīng)該使風(fēng)扇轉(zhuǎn)數(shù)連續(xù)增高，實(shí)際上這只是一個(gè)應(yīng)該如何調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)數(shù)的問題。雖然調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)數(shù)同減少風(fēng)扇噪音有關(guān)，但在保持對相應(yīng)電子設(shè)備冷卻功能的基礎(chǔ)上，如何才能最大限度地減小風(fēng)扇噪音，對此并未提出解決的建議。
Svenkerud/Kristiansen所著《PC-風(fēng)扇調(diào)節(jié)器》一文，DE-Z“Elektor”92年第7-8期，22頁所介紹的那種用于調(diào)節(jié)電子設(shè)備內(nèi)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)數(shù)的電路布置，在原則上象適用于US-電路布置一樣地適用。也就是說，在保持相應(yīng)電子設(shè)備冷卻功能的基礎(chǔ)上，如何調(diào)節(jié)才能最大限度地減小風(fēng)扇噪音，對此也沒有給以提示。
本發(fā)明的任務(wù)就是提出一個(gè)控制電子設(shè)備內(nèi)風(fēng)扇電壓的方法，通過此方法達(dá)到如下目的即在保持必要的冷卻功率的條件下，用經(jīng)濟(jì)的方式最大限度地減小風(fēng)扇的噪音。
這一任務(wù)是按照權(quán)利要求1的特征部分所述的方法步驟完成的。
通過這一步驟風(fēng)扇可以一直以一個(gè)最可能低的工作電壓運(yùn)行，此狀況通過以下幾點(diǎn)完成在供電裝置中采用一個(gè)元件作為參考元件，以之確定應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)的溫度，因?yàn)檫@里存在這種元件，其溫度能很好地同機(jī)器功率對應(yīng)成比例，因此可以這樣認(rèn)為在機(jī)器內(nèi)的其它元件一個(gè)個(gè)地都要變熱，可是沒有必要格外監(jiān)控其它溫度達(dá)到邊界的元件，盡管肯定還可能會(huì)有需要檢測的元件，只是應(yīng)該確定參考元件和其它各個(gè)元件之間的關(guān)系，然后以一種要兼顧每個(gè)元件的最高工作溫度的方式，對參考元件溫度的調(diào)節(jié)進(jìn)行校準(zhǔn)。
尤其要利用能發(fā)出最大功率的供電輸出電路的輸出二極管，因?yàn)檫@個(gè)元件是能變得最熱的元件之一，而且在通常情況下是裝在一個(gè)冷卻板上的，以致可以出現(xiàn)相對穩(wěn)定的溫度狀態(tài)，而且比較容易安排一個(gè)溫度傳感器。
通過按照本發(fā)明對風(fēng)扇的控制，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)很晚才加速，直到再有足夠的制冷作用。
下面參照附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中圖1原則描述一臺(tái)配有已知類型的風(fēng)扇控制裝置的電子設(shè)備，圖2圖1所示的電子設(shè)備溫度調(diào)節(jié)狀態(tài)，圖3原則描述一臺(tái)配有按本發(fā)明制造的風(fēng)扇控制裝置的電子設(shè)備，圖4圖3所示的電子設(shè)備溫度調(diào)節(jié)狀態(tài)。
以下所有


均對相同的物體分別以相同的對應(yīng)的符號(hào)標(biāo)明。
圖1是一臺(tái)電子設(shè)備，它由一個(gè)主機(jī)部分PC和一個(gè)供電裝置SV組成，這樣的設(shè)備可以是例如一部個(gè)人電腦。
在供電裝置SV里安裝有一臺(tái)風(fēng)扇L，風(fēng)扇L在電子設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生一股空氣流，此空氣流如箭頭所示。溫度為TL的一股空氣流從側(cè)面的槽溝進(jìn)入主機(jī)部分PC內(nèi)，然后此股空氣流從主機(jī)部分PC中出來時(shí)溫度變?yōu)門PCL，接著進(jìn)入供電裝置SV里。在供電裝置SV里，溫度為TPCL的流入空氣，不是通過具有正溫度系數(shù)PTC的熱敏電阻進(jìn)行檢測，就是通過具有負(fù)溫度系數(shù)NTC的熱敏電阻進(jìn)行檢測。風(fēng)扇的工作電壓根據(jù)所測定的空氣溫度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。通過風(fēng)扇的作用，在供電裝置中的空氣被從供電裝置中吹出來，而新鮮空氣通過吸力被吸入主機(jī)部分PC。
按照圖2中所示的一條平坦特性曲線，實(shí)現(xiàn)對工作電壓的控制。在空氣溫度為TPCL 1時(shí)，產(chǎn)生用于風(fēng)扇L的電壓ULnorm，在此電壓下，風(fēng)扇L以一個(gè)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)。直到空氣溫度為TPCL2，此溫度對應(yīng)最高允許溫度設(shè)定，在此溫度時(shí)，假定電子設(shè)備里所有元件都還在正常工作，那么風(fēng)扇電壓UL就可以一直上升到電壓ULmax。當(dāng)風(fēng)扇最大電壓達(dá)到ULmax時(shí)，風(fēng)扇以其最高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖1和圖2所示實(shí)施例，闡明的是技術(shù)狀況，而圖3和圖4所示實(shí)施例，闡明的是按本發(fā)明的解決辦法。
圖3所示的電子設(shè)備與圖1所示的電子設(shè)備相似，不同點(diǎn)為用于產(chǎn)生風(fēng)扇電壓UL的溫度不再根據(jù)供電裝置SV內(nèi)部的空氣溫度確定，而是根據(jù)用于冷卻一個(gè)輸出二極管D的冷卻器的冷卻溫度TK進(jìn)行確定。為此，應(yīng)該把具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻或具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻安置在二極管D的冷卻器上。
圖4特性曲線所示的是對風(fēng)扇電壓UL的測定。根據(jù)這條特性曲線，當(dāng)冷卻器溫度低于初檔溫度TK1時(shí)，風(fēng)扇的電壓保持在基礎(chǔ)電壓ULnorm。冷卻器的初檔溫度TK1是一個(gè)邊界溫度。從邊界溫度TK1開始，風(fēng)扇電壓UL連續(xù)迅速升高。在冷卻器較高的第二檔溫度TK2時(shí)，風(fēng)扇電壓UL達(dá)到最大值ULmax。第二檔冷卻器溫度TK2是以如下方式被選用，即電子設(shè)備內(nèi)所有的元件溫度都還處在允許的最高工作溫度之下。邊界溫度TK1在第二檔冷卻器溫度TK2的范圍內(nèi)變動(dòng)。
現(xiàn)對圖3和圖4的實(shí)施例進(jìn)行一般性地說明在最簡單的情況時(shí)，風(fēng)扇L的控制裝置可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)通過風(fēng)扇起作用的主要冷卻器的溫度調(diào)節(jié)器，此溫度調(diào)節(jié)器處在供電裝置SV中。對此出自以下考慮一臺(tái)電子設(shè)備的通風(fēng)關(guān)系到對最熱的(電氣或電子)元件的元件溫度進(jìn)行限制，以限制在給定的最高值以下，這一最高值處在原件各自的破壞極限以下，例如一般為攝氏100度。這種合適的元件既可處在用電裝置中，也可以處在供電裝置中。例如在個(gè)人電腦中，它可以是微處理器MP，同時(shí)在供電裝置中是一個(gè)5伏輸出二極管D。在此情況下的輸出二極管D和在另一種情況下的微處理器MP，它們各自按照設(shè)備等級和負(fù)荷程度變得越來越熱。如果費(fèi)用不成問題，那么每一個(gè)溫度臨界的元件都可以用一個(gè)溫度傳感器進(jìn)行檢測，其中最熱元件的溫度決定著用于風(fēng)扇L的電壓。風(fēng)扇L的最低轉(zhuǎn)數(shù)產(chǎn)生于風(fēng)扇L的最低允許工作電壓ULnorm，在這種電壓下，風(fēng)扇可更安全地運(yùn)轉(zhuǎn)。為了在所有負(fù)荷范圍內(nèi)風(fēng)扇L達(dá)到盡可能低的轉(zhuǎn)數(shù)，當(dāng)元件溫度不斷升高時(shí)，要繼續(xù)保持這一最低的風(fēng)扇轉(zhuǎn)數(shù)，只有當(dāng)超過邊界溫度TK1時(shí)，風(fēng)扇電壓UL才開始升高。此溫度/電壓特性曲線坡度較大(比圖2所示特性曲線明顯地更陡一些)。在較高的冷卻器溫度TK2時(shí)，基于誤差該溫度稍處于最高允許的元件溫度以下，可以達(dá)到最高的風(fēng)扇電壓ULmax。按照溫度/電壓特性曲線，可以在較低負(fù)荷時(shí)得到盡可能最低的風(fēng)扇L轉(zhuǎn)數(shù)，在較高負(fù)荷時(shí)也調(diào)節(jié)到盡可能最低的必要風(fēng)扇轉(zhuǎn)數(shù)，以使最熱的元件與其最高允許溫度具有一安全的溫度距離。從最熱元件的溫度狀況看，通過風(fēng)扇的轉(zhuǎn)數(shù)來調(diào)節(jié)這一元件的溫度是合適的。
以下為兩個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案可以將溫度傳感器的數(shù)量減少到僅有一個(gè)以降低費(fèi)用。此傳感器同裝在供電裝置SV中的5伏輸出二極管D的冷卻器進(jìn)行熱量交換。在大多情況下此二極管為供電裝置SV中最熱的元件。通過在整個(gè)系統(tǒng)中對不同的設(shè)備等級、負(fù)荷和外部溫度的測定，必須弄清在調(diào)節(jié)時(shí)用電裝置中是否存在超越本身工作溫度范圍的元件。如果出現(xiàn)這種情況，必須把兩個(gè)溫度邊界TK1和KT2相應(yīng)下調(diào)，直到全部元件在所有工作條件下都保持在最高允許溫度以下。為了進(jìn)一步減小風(fēng)扇的最低工作電壓ULnorm，在啟動(dòng)風(fēng)扇L時(shí)，可以在短時(shí)間內(nèi)升高它的工作電壓，以使其安全運(yùn)轉(zhuǎn)。之后調(diào)整到的最低允許工作電壓還可以更低一些，因?yàn)樵谡Ｇ闆r下風(fēng)扇L起動(dòng)時(shí)比此后以恒定的轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要更高的電壓。
權(quán)利要求
1.電子設(shè)備內(nèi)風(fēng)扇工作電壓的調(diào)節(jié)方法，用于風(fēng)扇以冷卻電子設(shè)備內(nèi)因瞬間功率和環(huán)境溫度而使其溫度能夠超過最高允許工作溫度的電元件，其特征在于檢測電子設(shè)備內(nèi)供電裝置(SV)的輸出電路輸出二極管(D)的溫度；和根據(jù)所述輸出二極管(D)的元件溫度來調(diào)節(jié)風(fēng)扇工作電壓，其方式如下電子設(shè)備內(nèi)絕對溫度最高的元件，當(dāng)其溫度低于某一以最高允許溫度為邊界的溫度范圍時(shí)，風(fēng)扇工作電壓保持為最低恒定值，然后隨著溫度的升高風(fēng)扇工作電壓連續(xù)迅速升高，直到如下工作電壓，即在此電壓下由于風(fēng)扇轉(zhuǎn)數(shù)隨電壓相應(yīng)提高，但仍然使變得絕對最熱的元件的元件溫度保證在最高允許工作溫度之下，盡管是在此元件的邊界溫度之上。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于為了起動(dòng)風(fēng)扇(L)，要使用一個(gè)較高的起動(dòng)電壓，并以起動(dòng)后的電壓作為風(fēng)扇(L)的最小工作電壓。
全文摘要
調(diào)節(jié)電子設(shè)備內(nèi)風(fēng)扇的工作電壓，方法如下檢測電子設(shè)備內(nèi)供電裝置輸出電路上的輸出二極管(D)的溫度，以此調(diào)節(jié)風(fēng)扇的工作電壓。實(shí)現(xiàn)方式直到元件的邊界溫度，使風(fēng)扇的工作電壓先調(diào)整在恒定不變的最小狀態(tài)，然后持續(xù)不斷迅速提高到一個(gè)最大工作電壓，保證元件溫度在邊界溫度之上，卻在最高允許元件溫度之下。
文檔編號(hào)F04D27/02GK1144554SQ95192220
公開日1997年3月5日 申請日期1995年3月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月21日
發(fā)明者J·阿當(dāng), P·布施 申請人:西門子尼克斯多夫資訊系統(tǒng)公開股份有限公司