专利名称：马达转速控制方法
技术领域：
本发明涉及一种马达转速控制，尤指一种应用于马达转速控制的方法， 其中该马达转速是根据发热元件的邻近温度来调节控制马达的转速，利用马 达所驱动的风扇冷却调降该发热元件的邻近温度。
背景技术：
许多电子装置在运作时，因为电子装置内的电子系统所包含的发热元件 会产生热与高温。为了冷却电子系统的发热元件，风扇是最常用来逸散电子 装置封闭壳体内的热空气。 一般而言，个人电脑、伺服器或是相类似的产品，
随着中央处理器(CPU)的使用频率或负载越高，则会造成中央处理器(CPU)
温度的上升。因此电脑、伺服器或是相类似的产品通常会利用一个或多个风 扇来逸散电子装置封闭壳体的热空气以维持电子装置封闭壳体内适当的温 度。通过风扇所产生的空气流动会帮助逸散系统运作时所产生的热。而利用
风扇是非常有效的能够确保中央处理器(CPU)即使在高温操作下都还能维
持正常运作的一种散热方法。通常这些散热风扇都是利用直流马达来控制。 同样地，在电源供应器或是相类似的产品，随着负载的增加，同样地会增加 电源供应器内发热元件产生更多的热与高温，因此电源供应器或是相类似的 产品通常也会利用一个或多个风扇用来逸散电源供应器封闭壳体内的热空 气以维持电源供应器封闭壳体内适当的温度。同样地利用风扇也是非常有效 能够确保电源供应器即使在高温操作下都还能维持正常运作的一种散热方 法。这些应用在电源供应器的散热风扇也都是利用直流马达来控制。实际上， 该散热风扇一般而言都是利用直流马达来控制，并可以应用在许多产品上来 冷却该产品发热元件所产生的热与高温。
为了省能与降低因为高速空气流动所产生的噪音，通常希望能够对马达
转速进行适当的控制。譬如，当中央处理器(CPU)过热或高负载时，马达 则会以全速运转。然而，当中央处理器(CPU)非处于高负载时，则通常会
4降低马达转速以达到省能与降低因为高速空气流动所产生的噪音的目的。
参阅美国专利证号7425812所揭露的系统中风扇的控制，通常是利
用一个风扇控制单元来执行风扇控制的方法，风扇控制的方法决定了风扇如 何用来逸散电子装置封闭壳体内的热空气以维持电子装置封闭壳体内适当
的温度。举例来说，风扇控制的方法最常使用的方法是利用所检测到的温 度高低来决定风扇转速的高低。这样的控制方法可以包含当所检测的温度 足够低时，降低风扇的转速，使风扇转速操作在最低转速。
参阅美国专利证号5687079所揭露的，利用一热敏电阻(thermistor) 检测电脑中空气的温度，用以控制电脑中的风扇转速，其中该风扇是利用一 马达驱动，且马达的电源供应的大小是由控制一晶体管来决定。该晶体管的 基极连接到具有该热敏电阻(thermistor)的一电路。当空气温度低于28'C时， 一低温电压分压电路将一低定电压供应给该马达运转。当空气温度高于40 'C时， 一高温电压分压电路将一高定电压供应给该马达运转。因此，当空气 温度低于40°C，高于28t:时，供应给该马达的电压是自该低定电压以线性 比例方式增加至该高定电压。请参阅图1，其揭露于美国专利证号6617815， 其为现有技术中供应马达的电压与温度变化的曲线示意图。如图1所示，纵 轴代表供应马达的电压，横轴代表温度传感器所检测到的温度。当低于一较 低温度Tmin时，利用一较低的固定电压Vmin来驱动马达的运转。当高于一 较高温度Tmax时，利用一较高的固定电压Vmax来驱动马达的运转。当温 度介于该较低温度Tmin与该较高温度Tmax之间时，则驱动马达的电压为 温度的线性方程式，其最高电压为Vmax，其最低电压为Vmin。
在现有技术中，参阅美国专利证号5687079，有三个参数需要设定。 第一个参数是最小风扇转速Umin，第二个参数是较低温度Tmin，当低于该 较低温度Tmin时，则风扇会操作在最小转速。第二个参数是较高温度Tmax， 当高于该较高温度Tmax时，则风扇会操作在最高转速。在现有技术中并没 有特别的方法来设定这些参数，且这些参数必须根据所使用的电脑系统与风 扇而决定该参数的调整。
请参阅图2，其揭露于美国专利公开号20050047762，为现有技术中马 达转速与温度变化的曲线示意图。纵轴代表供应马达的电压，横轴代表温度 传感器所检测到的温度。当低于一较低温度Tmin时，马达运转在一低固定转速Umin。当高于一较高温度Tmax时，马达运转在一高固定转速Umax或 全速运转。当温度介于该较低温度Tmin与该较高温度Tmax之间时，则马 达转速为温度的线性方程式，其最高转速为Umax，其最低转速为Umin。
所以，本发明鉴于现有技术的缺点，发明出本案的马达转速控制的方法 与电路以达到节省能源与降低因高速空气流动所产生的噪音的目的，以改善 功率效率与功率损失。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种马达转速控制方法，该马达转速控制方法 包含三种操作模式 一无风扇运转操作模式、 一静音操作模式以及一冷却操 作模式，其中当温度低于一较低温度时，该马达操作在该无风扇运转操作模 式，且该马达的转速为零。
本发明的另一目的为提供一种马达转速控制方法，该马达转速控制方法 包含三种操作模式 一无风扇运转操作模式、 一静音操作模式以及一冷却操 作模式，其中当温度高于一较低温度时，且低于一较高温度时，该马达操作 在该静音操作模式，且该马达的转速为一固定转速。
本发明的另一目的为提供一种马达转速控制方法，该马达转速控制方法 包含三种操作模式 一无风扇运转操作模式、 一静音操作模式以及一冷却操 作模式，其中当温度高于一较高温度时，该马达操作在该冷却操作模式，且 该马达的转速为该温度的线性函数或曲线性函数。
本发明的另一 目的为提供一种马达转速控制方法，该马达转速控制方法 包含两种操作模式 一无风扇运转操作模式以及一冷却操作模式，其中当温 度低于一较低温度时，该马达操作在该无风扇运转操作模式，且该马达的转 速为零。
本发明的另一目的为提供一种马达转速控制方法，该马达转速控制方法 包含两种操作模式 一无风扇运转操作模式以及一冷却操作模式，其中当温 度高于一较高温度时，该马达操作在该冷却操作模式，且该马达的转速为该 温度的线性函数或曲线性函数。
为达成上述目的，本发明提供一种马达转速控制方法，包含下列步骤 当具有一电子系统的封闭壳体内的温度小于一第一临界温度时，操作该马达在一无风扇运转操作模式，其中当该马达操作在该无风扇运转操作模式
时，该马达的转速为零；
当具有该电子系统的封闭壳体内的温度大于该第一临界温度且小于一 第二临界温度时，操作该马达在一静音操作模式，其中当该马达操作在该静 音操作模式时，该马达的转速为一固定转速；以及
当具有该电子系统的封闭壳体内的温度大于该第二临界温度时，操作该
马达在一冷却操作模式，其中当该马达操作在该冷却操作模式时，该马达的
转速为该温度的函数，且该马达的转速操作在一最大转速与该固定转速内。 本发明的有益技术效果在于马达在该无风扇运转操作模式可以达
到省能与避免因为不必要的空气流动所造成的噪音的影响，使得功率损
失与功率效率得到改善。且马达在该静音操作模式，可以减少因为高速
空气对流产生的噪音，同时可以减少功率损失，改善功率效率。
本案将通过下列图示与详细说明，使技术方案能有一更深入的了解。
图1为现有技术(美国专利证号6617815)中供应马达的电压与温度变化 的曲线示意图2为现有技术(美国专利公开号20050047762)中马达转速与温度变化 的曲线示意图3A为本案第一较佳实施例的马达转速与具有电子系统的封闭壳体内 温度示意图3B为本案第一较佳实施例的马达转速控制电路示意图； 图3C为本案第一较佳实施例的另一马达转速控制电路示意图； 图4A为本案第二较佳实施例的马达转速与具有电子系统的封闭壳体内 温度示意图4B为本案第二较佳实施例的马达转速控制电路示意图； 图4C为本案第二较佳实施例的另一马达转速控制电路示意图； 图5A为本案第三较佳实施例的马达转速与具有电子系统的封闭壳体内 温度示意7图5B为本案第三较佳实施例的马达转速控制电路示意图； 图5C为本案第三较佳实施例的另一马达转速控制电路示意图； 图6A为本案第四较佳实施例的马达转速与具有电子系统的封闭壳体内 温度示意图6B为本案第四较佳实施例的马达转速控制电路示意图； 图6C为本案第四较佳实施例的另一马达转速控制电路示意图。 其中，附图标记说明如下
100控制电路 103、 104晶体管开关 110、 111电容 200马达 200，马达
103' 、 104'晶体管开关 105， 、 106， 、 107， 、 108' 110' 、 111，电容 114， 、 115， 、 116， 、 117'
101、 102热敏电阻
105、 106、 107、 108、 109电阻
112参考调节器
100'控制电路
ior 、 102'热敏电阻
、109'电阻
112,参考调节器(reference regulator)
电阻
118' 脉宽调变控制电路(PWMIC)
300控制电路
304晶体管开关
312参考调节器
300'控制电路
302' 、 313，热敏电阻
302、 313热敏电阻
306、 308、 309电阻
400马达
400'马达
306， 、 308， 、 309，
电阻
312， 参考调节器(reference regulator)
314， 、 315，电阻
500控制电路
503、 504晶体管开关
512参考调节器
500'控制电路
501' 、 502'热敏电阻
505， 、 506， 、 507，、
508J
318， 脉宽调变控制电路(PWMIC)
501、 502热敏电阻
505、 506、 507、 508、 509电阻
600马达
600'马达
503， 、 504'晶体管开关
509' 电阻512， 参考调节器(reference regulator)
514' 、 515，电阻
700控制电路
704晶体管开关
712参考调节器
700，控制电路
702， 、 713，热敏电阻
518，脉宽调变控制电路(PWMIC) 702、 713热敏电阻 706、 707、 708、 709电阻 800马达 800'马达
706， 、 708， 、 709，电阻 712， 参考调节器(reference regulator)
714' 、 715， 电阻 718，脉宽调变控制电路(PWMIC)
Tl第一临界温度(threshold temperature)
T2第二临界温度(threshold temperature)
Tmax最高温度 Ul低固定转速
Umax最大转速 Vcc电压
Vthl、 Vth2、 Vth3分压电压 Vref参考输入电压值
VD输出电压
具体实施例方式
为描述本发明的具有直流-直流转换器模组化结构的电源供应器，以下将 通过详细实施例说明，然而本发明的权利书所界定的范围并不局限在下述实 施例。
请参考图3A，其为本案第一较佳实施例的马达转速与具有电子系统的 封闭壳体内温度示意图。如图3A所示，纵轴代表马达的转速，横轴代表温 度传感器所检测到的温度。在本实施例中，该马达具有三种模式转速控制， 包含 一无风扇运转操作模式、 一静音操作模式以及一冷却操作模式。当具 有电子系统的封闭壳体内温度低于一第一临界温度(threshold temperature) Tl时，即一较低温度，该马达操作在该无风扇运转操作模式。当马达操作在 该无风扇运转操作模式时，则该马达转速设定为0 (rpm)。当具有电子系统 的封闭壳体内温度高于该第一临界温度(thresholdtemperature) Tl且低于一 第二临界温度(threshold temperature) T2时，即一较高温度，该马达操作在 该静音操作模式。当该马达操作在该静音操作模式时，该马达运转在一低固定转速Ul，即该马达的最小转速。当具有电子系统的封闭壳体内温度高于 该第二临界温度(threshold temperature) T2时，该马达操作在该冷却操作模 式，该马达转速为该封闭壳体内温度的线性函数，且该转速的最大值为 Umax,最小值为U1，其中该转速最大值为Umax可以是该马达的最大转速。 也就是说，当该封闭壳体内温度在T2与Tmax之间变化时，则该马达转速 随着该封闭壳体内温度的线性增加而线性增加。
请参考图3B，其为本案第一较佳实施例的马达转速控制电路示意图。通 过该马达转速控制电路可以实现如图3A所示的马达转速与温度变化曲线示 意图。如图3B所示，该控制电路100用以控制一马达200的转速，包含一 热敏电阻TR1，标号IOI， 一热敏电阻TR2，标号102， 一晶体管开关SW1， 标号103， 一晶体管开关SW2，标号104， 一电阻R1，标号105， 一电阻R2， 标号106， 一电阻R3，标号107， 一电阻R4，标号108， 一电阻R5，标号 109，一电容C1，标号110,—电容C2，标号111以及一参考调节器(reference regulator) VR，标号112。该热敏电阻101、 102作为温度传感器，在室温 25°C，其电阻值变化范围从100欧姆(ohms)至30百万欧姆(megohms)。 一般而言，超过100k欧姆为高阻抗值，用在高温环境中，譬如15(TC到315 'C之间范围。中间阻抗值从2k欧姆到75k欧姆，应用在66"C到15(TC之间 范围。阻抗值从100欧姆到lk欧姆，应用在-73。C到66'C之间低温范围。一 般而言，该传感器设置在该封闭壳体的中间位置，其所量测的温度代表电脑、 伺服器或是类似装置的不同元件的温度。
该热敏电阻101串联连接该电阻105，且该热敏电阻101与该电阻105 的串联连接电路连接于一 电压Vcc与地之间。 一般电脑系统中或是电源供应 器中常用的Vcc电压为12伏特(Volts)。该热敏电阻102串联连接该电阻106， 且该热敏电阻102与该电阻106的串联连接电路连接于该电压Vcc与地之间。 该电容no具有电容值Cl与该热敏电阻101并联连接，其功能在于减少杂 讯。该晶体管开关103的基极连接该电阻105与该热敏电阻101间的节点。 该晶体管开关103的发射极接地且该集电极连接到该晶体管开关104的基 极。该晶体管开关104的基极连接该电阻108、 109之间的节点。 一串联电 路包含该电阻108、 109以及该参考调节器112，该串联电路连接于该电压 Vcc与地之间。该参考调节器112的阳极端接地且该阴极端与该电阻109串
10联连接。该参考调节器112的参考电压端连接该电阻106与该热敏电阻102 之间的节点。该电容111与该热敏电阻102并联连接。该马达的两端分别连 接地与该晶体管开关104的发射极，且该晶体管开关的集电极连接该电压 Vcc。该电阻107两端分别连接该晶体管开关104的发射极以及该电阻106 与该热敏电阻102的节点。因此该电压Vcc施加于该马达200的电压大小是 由该晶体管开关104控制，且该晶体管开关104是否导通则由该晶体管开关 103的导通状态来决定。
当该控制电路操作在该无风扇运转操作模式时，即该封闭壳体内温度低 于该第一临界温度T1，譬如50°C。由于该热敏电阻101的电阻值的大小是 随温度而改变的，所以，当温度低于该第一临界温度Tl时则该热敏电阻IOI 的电阻值必须足够大，使得由该热敏电阻IOI以及该电阻105所组成的分压 电路产生的一分压电压Vthl能够导通该晶体管开关103。因此，该晶体管开 关104关闭，且停止该直流电压Vcc供应电源给该马达200，停止该马达的 运转。当该控制电路操作在该无风扇运转操作模式，可以达到省能与避免因 为不必要的空气流动所造成的噪音的影响，使得功率损失与功率效率得到改 善。
当该控制电路操作在该静音操作模式时，即该封闭壳体内温度高于该第 一临界温度(threshold temperature) Tl，譬如50°C，且低于一第二临界温 度(thresholdtemperature) T2时，譬如80°C。由于该热敏电阻101的电阻 值的大小是随温度而改变的，该封闭壳体内温度高于该第一临界温度Tl且 低于一第二临界温度(thresholdtemperature) T2，则该热敏电阻101的电阻 值必须足够低，使得由该热敏电阻IOI以及该电阻105所组成的分压电路产 生的一分压电压Vthl能够关闭该晶体管开关103。
且，当该控制电路操作在该静音操作模式时，即该封闭壳体内温度高于 该第一临界温度(threshold temperature) Tl，譬如50°C，且低于该第二临 界温度(threshold temperature) T2，譬如80°C。
由于该热敏电阻102的电阻值的大小是随温度增加而减少，使得由该热 敏电阻102以及该电阻106所组成的分压电路产生的一分压电压Vth3也减 少，并将该分压电压Vth3提供给该参考调节器112的参考电压端，其中该 分压电压Vth3其数值大小必须大于该参考调节器112的内部参考输入电压
ii值Vref，使得该参考调节器112的一输出电压VD维持在一第一低电压电位， 例如，该参考输入电压值Vref。该参考调节器112可以是现有技术中众所周 知的并联稳压器，譬如TL431。该分压电压Vth3其数值大小是由该热敏电 阻102以及该电阻106的电阻值来决定。该电阻106的电阻值必须设定一个 适当数值，使得该分压电压Vth3必须大于该参考调节器112的内部参考输 入电压值Vref，因而维持该电压VD在该第一低电压电位。因此， 一分压电 压Vth2是由该电阻108、 109以及该参考调节器112分压该直流电压Vcc而 产生，该分压电压Vth2因而可以维持在一第二低电压电位，并应用于驱动 该晶体管开关104上，使该马达200操作在一固定低转速U1。因此，在该 静音操作模式，可以减少因为高速空气对流产生的噪音，同时可以减少功率 损失，改善功率效率。
当该控制电路操作在该冷却操作模式时，即该封闭壳体内温度高于该第 二临界温度(threshold temperature) T2，譬如80°C。由于该热敏电阻101 的电阻值的大小是随温度而改变的，该封闭壳体内温度高于该第二临界温度 (thresholdtemperature) T2，则该热敏电阻101的电阻值必须足够低，使得 由该热敏电阻101以及该电阻105所组成的分压电路产生的一分压电压Vthl 能够关闭该晶体管开关103。
且，当该控制电路操作在该冷却操作模式时，即该封闭壳体内温度高于 该第二临界温度(threshold temperature) T2，譬如80°C。
由于该热敏电阻102的电阻值的大小是随温度增加而减少，使得由该热 敏电阻102以及该电阻106所组成的分压电路产生的该分压电压Vth3也减 少，并将该分压电压Vth3提供给该参考调节器112，其中该分压电压Vth3 的数值大小必须小于该参考调节器112的内部参考输入电压值Vref,使得该 电压VD大小随着温度的上升而线性式地增加。该分压电压Vth2的大小是由 该电阻108、 109以及该参考调节器112分压该直流电压Vcc来产生，并应 用于该晶体管开关104上，且该分压电压Vth2的大小随温度增加而线性式 增加，使得该马达200的转速随着温度的增加而线性增加。且转速与温度的 斜率比值dU/dT是可由该电阻107的电阻值R3来调整决定。因此，在该冷 却操作模式时，随着温度增加，可以线性增加马达转速，确保该系统即使在 高温操作下仍能正常工作。
12请参阅图3C，其为本案第一较佳实施例的另一马达转速控制电路示意 图。通过该马达转速控制电路可以实现如图3A所示的马达转速与温度变化 曲线示意图。如图3C所示，该控制电路100'用以控制一马达200'的转速， 包含一热敏电阻TR1'，标号101'， 一热敏电阻TR2，，标号102'， 一 晶体管开关SW1'，标号103'， 一晶体管开关SW2，，标号104', —电 阻R1，，标号105'， 一电阻R2，，标号106，， 一电阻R3，，标号107，， 一电阻R4，，标号108'， 一电阻R5，，标号109'， 一电阻R6，，标号 114，， 一电阻R7，，标号115，， 一电阻R8，，标号116'， 一电阻R9，， 标号117'， 一电容Cl'，标号110'， 一电容C2'，标号lll'、 一参考 调节器(reference regulator) VR，，标号112'以及一脉宽调变控制电路(PWM IC) 118，。该热敏电阻101， 、 102，作为温度传感器。特别是，该传感器 设置在该封闭壳体的中间位置，其所量测的温度代表电脑、伺服器或是类似 装置的不同元件的温度。
该热敏电阻ior串联连接该电阻io5'，且该热敏电阻ior与该电阻
105'的串联连接电路连接于一电压Vcc'与地之间。 一般电脑系统中或是电 源供应器中常用的Vcc'电压为12伏特(Volts)。该热敏电阻102'串联连接 该电阻106'，且该热敏电阻102'与该电阻106'的串联连接电路连接于该
电压vcc'与地之间。该电容iio'具有电容值cr ，其与该热敏电阻ior
并联连接，其功能在于减少杂讯。该晶体管开关103'的基极连接该电阻105' 与该热敏电阻101，间的节点。该晶体管开关103，的发射极接地。 一串联 电路包含该电阻108' 、 109'以及该参考调节器112'，该串联电路连接 于该电压Vcc，与地之间。该参考调节器112'的阳极端接地且该阴极端与 该电阻109'串联连接。该参考调节器112'的参考电压端连接于该电阻106' 与该热敏电阻102'之间的节点。该电容111'与该热敏电阻102'并联连接。 该晶体管开关103的集电极连接于该电阻108' 、 109'之间的节点。该电阻 107'两端分别连接该参考调节器112'的该参考电压端以及该电阻108'、 109'之间的节点。 一串联电路包含电阻114' 、 115'连接于该晶体管开关 103'的集电极与地之间。该脉宽调变控制电路(PWM IC) 118'具有四个 端子Vcc、 Vin、 PWM、 以及GND。该脉宽调变控制电路(PWM IC) 118'的Vin端子连接于该电阻114'与该热敏电阻115'之间的节点。该脉宽调变控制电路(PWM IC) 118'的GND端子接地。该晶体管开关104' 的基极连接该电阻116'以及该脉宽调变控制电路(PWMIC) 118'的PWM 端子。该电阻116'的另一端与该电压Vcc'连接，并与该马达200'连接的 该电阻117'的一端连接。该马达连接于地与经由该电阻117'连接该晶体 管开关104'的集电极。该晶体管开关104'的发射极接地。该马达200'通 过该电阻117'连接该晶体管开关104'的集电极，与该晶体管开关104'的 发射极。因此该电压Vcc'加诸于该马达200，的电压大小是由该晶体管开 关104'控制，且该晶体管开关是否导通则由该晶体管开关103'的导通状 态来决定。
当该控制电路操作在该无风扇运转操作模式时，即该封闭壳体内温度低
于该第一临界温度Ti，譬如5o'c。由于该热敏电阻ior的电阻值的大小
是随温度而改变，当温度低于该第一临界温度T1，则该热敏电阻101'的电
阻值必须足够大，使得由该热敏电阻ior以及该电阻105'所组成的分压
电路产生的一分压电压Vthl'能够导通该晶体管开关103'。因此，使得该 脉宽调变控制电路(PWMIC) 118'的Vin端子的电压低于一第一临界电压， 譬如0.8伏特(volt)，且该晶体管开关104，关闭，且停止该直流电压Vcc' 供应电源给该马达200'，停止该马达的运转。当该控制电路操作在该无风 扇运转操作模式，可以达到省能与避免因为不必要的空气流动所造成的噪音 的影响，使得功率损失与功率效率得以改善。
当该控制电路操作在该静音操作模式时，即该封闭壳体内温度高于该第 一临界温度(threshold temperature) Tl，譬如50°C，且低于该第二临界温 度(threshold temperature) T2，譬如80°C。由于该热敏电阻101'的电阻 值的大小是随温度而改变的，该封闭壳体内温度高于该第一临界温度Tl且 低于该第二临界温度(threshold temperature) T2，则该热敏电阻101'的电 阻值必须足够低，使得由该热敏电阻101'以及该电阻105'所组成的分压
电路产生的一分压电压vthr能够关闭该晶体管开关io3'。
且，当该控制电路操作在该静音操作模式时，即该封闭壳体内温度高于
该第一临界温度(threshold temperature) Tl，譬如50°C，且低于一第二临 界温度(threshold temperature) T2，譬如80°C。
由于该热敏电阻102'的电阻值的大小随温度增加而减少，使得由该热
14敏电阻102'以及该电阻106'所组成的分压电路产生的一分压电压Vth3' 也减少，并将该分压电压Vth3'提供给该参考调节器112'，其中该分压电 压Vth3'其数值大小必须大于该参考调节器112'的内部参考输入电压值 Vref，使得该参考调节器112'的一输出电压Vo'维持在一第一低电压电位。 该参考调节器112'可以是现有技术中众所周知的并联稳压器，譬如TL431。 该分压电压Vth3'其的数值大小是由该热敏电阻102'以及该电阻106'的 电阻值来决定。该电阻106'的电阻值必须设定一个适当数值，使得该分压 电压Vth3'必须大于该参考调节器112'的内部参考输入电压值Vref，因而 维持该电压Vj/在该第一低电压电位。因此， 一分压电压Vth2'由该电阻 108， 、 109' 、 114' 、 115'以及该参考调节器112'分压该直流电压Vcc' 而产生，该分压电压Vth2，因而可以维持在一第二低电压电位，譬如1.8 伏特(volt)，并应用于该脉宽调变控制电路(PWMIC) 118，的Vin端子 上，使得该脉宽调变控制电路(PWMIC)118'的PWM端子提供一具有50% 工作周期(duty cycle)的脉波宽度调变讯号，用以驱动该马达200维持一固 定低转速Ul。因此，在该静音操作模式，可以减少因为高速空气对流产生 的噪音，同时可以减少功率损失，改善功率效率。
当该控制电路操作在该冷却操作模式时，即该封闭壳体内温度高于该第 二临界温度(thresholdtemperature) T2，譬如80°C。由于该热敏电阻101' 的电阻值的大小是随温度而改变的，该封闭壳体内温度高于该第二临界温度 (threshold temperature) T2，则该热敏电阻101'的电阻值必须足够低，使 得由该热敏电阻10r以及该电阻105'所组成的分压电路产生的该分压电 压Vthl'能够关闭该晶体管开关103'。
且，当该控制电路操作在该冷却操作模式，即该封闭壳体内温度高于该 第二临界温度(threshold temperature) T2，譬如80°C。由于该热敏电阻102， 的电阻值的大小是随温度增加而减少的，使得由该热敏电阻102'以及该电 阻106'所组成的分压电路产生的一分压电压Vth3'也减少，并将该分压电 压Vth3'提供给该参考调节器112'，其中该分压电压Vth3'其数值大小必 须小于该参考调节器112'的内部参考输入电压值Vref，使得该电压Vo'大 小是随着温度的上升而线性式地增加。该分压电压Vth2'的大小是由该电阻 108， 、 109， 、 114， 、 115，以及该参考调节器112'分压该直流电压Vcc，
15而产生，且该分压电压Vth2'的大小随温度增加而线性式增加，并应用于该 脉宽调变控制电路(PWMIC) 118'的Vin端子上，使得该脉宽调变控制电 路(PWM IC) 118'的PWM端子提供一脉波宽度调变讯号，其工作周期(duty cycle)由50%随温度增加而增加至100%，使得该马达200，的转速由该转 速Ul上升至Umax。该马达200，的转速随着温度的增加而线性增加。且转 速与温度的斜率比值dU/dT是可由该电阻107'的电阻值R3'来调整决定。 因此，在该冷却操作模式，随着温度增加，可以线性增加马达转速，确保该 系统即使在高温操作下仍能正常工作。
请参考图4A，其为本案第二较佳实施例的马达转速与具有电子系统的 封闭壳体内温度示意图。如图4A所示，纵轴代表供应马达的转速，横轴代 表温度传感器所检测到的温度。在本实施例中，该马达具有三种模式转速控 制，包含 一无风扇运转操作模式、 一静音操作模式以及一冷却操作模式。 当具有电子系统的封闭壳体内温度低于一第一临界温度(threshold temperature) Tl时，即一较低温度，该马达操作在该无风扇运转操作模式。 当马达操作在该无风扇运转操作模式时，则该马达转速设定为0 (rpm)。当 具有电子系统的封闭壳体内温度高于该第一临界温度(threshold temperature) Tl且低于一第二临界温度(threshold temperature) T2，即一较高温度，该马 达操作在该静音操作模式。当该马达操作在该静音操作模式时，该马达运转 在一低固定转速Ul，即该马达的最小转速。当具有电子系统的封闭壳体内 温度高于该第二临界温度(thresholdtemperature) T2，该马达操作在该冷却 操作模式，该马达转速为该封闭壳体内温度的曲线函数，且该转速的最大值 为Umax，最小值为U1，其中该转速最大值为Umax可以是该马达的最大转 速。也就是说，当该封闭壳体内温度在T2与Tmax之间变化时，则该马达 转速是随着该封闭壳体内温度的增加而曲线性增加的。
请参考图4B，其为本案第二较佳实施例的马达转速控制电路示意图。通 过该马达转速控制电路可以实现如图4A所示的马达转速与具有电子系统的 封闭壳体内温度变化曲线示意图。图4B所示的该控制电路300大致上与图 3B所示的该控制电路100相同。在第二较佳实施例中，多增加一热敏电阻 TR3，标号313。其并联于该热敏电阻TR2，标号302。因此当马达操作在该 无风扇运转操作模式以及该静音操作模式，基本上该第一较佳实施例与该第二较佳实施例其工作原理大致上相同。主要不同是在于当马达操作在该冷却 操作模式时，二者不尽相同。
如图4B所示，当该控制电路操作在该冷却操作模式，即该封闭壳体内 温度高于该第二临界温度(thresholdtemperature) T2，譬如80°C。由于该 热敏电阻302并联该热敏电阻313，使得电阻值的大小是随温度增加而曲线 性减少，使得由该热敏电阻302、 313以及该电阻306所组成的分压电路产 生的一分压电压Vth3也曲线性减少，并将该分压电压Vth3提供给该参考调 节器312，其中该分压电压Vth3其数值大小必须小于该参考调节器312的内 部参考输入电压值Vref，使得该电压VD大小是随着温度的上升而曲线性式 地增加。该分压电压Vth2的大小是由该电阻308、309以及该参考调节器312 分压该直流电压Vcc来产生，并应用于该晶体管开关304上，且该分压电压 Vth2的大小随温度增加而曲线性式增加，使得该马达400的转速随着温度的 增加而曲线性增加。因此，在该冷却操作模式，随着温度增加，可以曲线性 增加马达转速，确保该系统即使在高温操作下仍能正常工作。
参阅图4C，其为本案第二较佳实施例的另一马达转速控制电路示意图。 通过该马达转速控制电路可以实现如图4A所示的马达转速与温度变化曲线 示意图。图4C所示的该控制电路300'大致上与图3C所示的该控制电路100' 相同。在第二较佳实施例中，多增加一热敏电阻TR3'，标号313'。其并 联该热敏电阻TR2，，标号312'。因此当马达操作在该无风扇运转操作模 式以及该静音操作模式，基本上该第一较佳实施例与该第二较佳实施例其工 作原理大致上相同。主要不同是在于当马达操作在该冷却操作模式时，二者 不尽相同。
如图4C所示，当该控制电路操作在该冷却操作模式，即该封闭壳体内 温度高于该第二临界温度(threshold temperature) T2，譬如80°C。由于该 热敏电阻302'并联该热敏电阻313'，使得电阻值的大小是随温度增加而 曲线性减少，使得由该热敏电阻302' 、 313'以及该电阻306'所组成的分 压电路产生的一分压电压Vth3'也曲线性减少，并将该分压电压Vth3'提 供给该参考调节器312'，其中该分压电压Vth3'的数值大小必须小于该参 考调节器312'的内部参考输入电压值Vref，使得该电压VD'大小是随着 温度的上升而曲线性式地增加。该分压电压Vth2'的大小是由该电阻308'、
17309' 、 314' 、 315'以及该参考调节器312'分压该直流电压Vcc'而产生， 且该分压电压Vth2'的大小随温度增加而曲线性式增加，并应用于该脉宽调 变控制电路(PWMIC)318，的Vin端子上，使得该脉宽调变控制电路(PWM IC) 318'的PWM端子提供一脉波宽度调变讯号，其工作周期(duty cycle) 由50%随温度增加而增加至100%，使得该马达400'的转速由该转速U1上 升至Umax。该马达400'的转速随着温度的增加而曲线性增加。因此，在 该冷却操作模式，随着温度增加，可以曲线性增加马达转速，确保该系统即 使在高温操作下仍能正常工作。
请参考图5A，其为本案第三较佳实施例的马达转速与具有电子系统的 封闭壳体内温度示意图。如图5A所示，纵轴代表供应马达的转速，横轴代 表温度传感器所检测到的温度。在本实施例中，该马达具有两种模式转速控 制，包含 一无风扇运转操作模式以及一冷却操作模式。当具有电子系统的 封闭壳体内温度低于一临界温度(thresholdtemperature) Tl时，该马达操作 在该无风扇运转操作模式。当马达操作在该无风扇运转操作模式时，则该马 达转速设定为0(rpm)。当具有电子系统的封闭壳体内温度高于该临界温度 (thresholdtemperature) Tl，该马达操作在该冷却操作模式，该马达转速为 该封闭壳体内温度的线性函数，且该转速的最大值为Umax，最小值为U1， 其中该转速最大值为Umax可以是该马达的最大转速。换言的，当该封闭壳 体内温度是在Tl与Tmax之间变化的，则该马达转速是随着该封闭壳体内 温度的线性增加而线性增加的。
请参考图5B，其为本案第三较佳实施例的马达转速控制电路示意图。通 过该马达转速控制电路可以实现如图5A所示的马达转速与具有电子系统的 封闭壳体内温度变化曲线示意图。图5B所示的马达转速控制电路基本上与 图3B所示的马达转速控制电路大致上相同。
当该控制电路操作在该无风扇运转操作模式，即该封闭壳体内温度低于 该第一临界温度T1，譬如5(TC。由于该热敏电阻501的电阻值的大小随温 度而改变，当温度低于该临界温度Tl时，则该热敏电阻501的电阻值必须 足够大，使得由该热敏电阻501以及该电阻505所组成的分压电路产生的一 分压电压Vthl能够导通该晶体管开关503。因此，该晶体管开关504关闭， 且停止该直流电压Vcc供应电源给该马达600，停止该马达的运转。当该控
18制电路操作在该无风扇运转操作模式时，可以达到省能与避免因为不必要的 空气流动所造成的噪音的影响，使得功率损失与功率效率得以改善。
当该控制电路操作在该冷却操作模式时，即该封闭壳体内温度高于该临
界温度(threshold temperature) Tl。由于该热敏电阻501的电阻值的大小是 随温度而改变的，该封闭壳体内温度高于该临界温度(thresholdtemperature) Tl，则该热敏电阻501的电阻值必须足够低，使得由该热敏电阻501以及该 电阻505所组成的分压电路产生的一分压电压Vthl能够关闭该晶体管开关 503。
且，当该控制电路操作在该冷却操作模式，即该封闭壳体内温度高于该 临界温度(threshold temperature) Tl，譬如50°C。
由于该热敏电阻502的电阻值的大小是随温度增加而减少，使得由该热 敏电阻502以及该电阻506所组成的分压电路产生的一分压电压Vth3也减 少，并将该分压电压Vth3提供给该参考调节器512，其中该分压电压Vth3 的数值大小必须小于该参考调节器512的内部参考输入电压值Vref，使得该 电压VD大小随着温度的上升而线性式地增加。该分压电压Vth2的大小是 由该电阻508、 509以及该参考调节器512分压该直流电压Vcc来产生，并 应用于该晶体管幵关504上，且该分压电压Vth2的大小随温度增加而线性 式增加，使得该马达600的转速随着温度的增加而线性增加。且转速与温度 的斜率比值dU/dT可由该电阻507的电阻值R3来调整决定。因此，在该冷 却操作模式，随着温度增加，可以线性增加马达转速，确保该系统即使在高 温操作下仍能正常工作。
请参阅图5C，其为本案第三较佳实施例的另一马达转速控制电路示意 图。通过该马达转速控制电路可以实现如图5A所示的马达转速与具有电子 系统的封闭壳体内温度变化曲线示意图。图5C所示的另一马达转速控制电 路几乎大致上与图3C所示的另一马达转速控制电路相同。
当该控制电路操作在该无风扇运转操作模式时，即该封闭壳体内温度低 于该临界温度T1，譬如50°C。由于该热敏电阻501'的电阻值的大小是随 温度而改变的，当温度低于该临界温度T1时，则该热敏电阻501'的电阻值 必须足够大，使得由该热敏电阻501'以及该电阻505'所组成的分压电路 产生的一分压电压Vthl，能够导通该晶体管开关503'。因此，使得该脉宽调变控制电路(PWMIC) 518'的Vin端子的电压低于一第一临界电压，譬 如0.8伏特(volt)，且该晶体管开关504'关闭，且停止该直流电压Vcc' 供应电源给该马达600',停止该马达的运转。当该控制电路操作在该无风 扇运转操作模式时，可以达到省能与避免因为不必要的空气流动所造成的噪 音的影响，使得功率损失与功率效率得以改善。
当该控制电路操作在该冷却操作模式时，即该封闭壳体内温度高于该临 界温度(threshold temperature) Tl，譬如50°C。由于该热敏电阻501'的 电阻值的大小是随温度而改变的，该封闭壳体内温度高于该临界温度 (threshold temperature) Tl，则该热敏电阻501，的电阻值必须足够低，使 得由该热敏电阻501'以及该电阻505'所组成的分压电路产生的一分压电 压Vthl'能够关闭该晶体管开关503'。
且，当该控制电路操作在该冷却操作模式时，即该封闭壳体内温度高于 该临界温度(thresholdtemperature) Tl，譬如50°C。由于该热敏电阻502' 的电阻值的大小是随温度增加而减少的，使得由该热敏电阻502'以及该电 阻506'所组成的分压电路产生的一分压电压Vth3'相应减少，并将该分压 电压Vth3'提供给该参考调节器512'，其中该分压电压Vth3'的数值大小 必须小于该参考调节器512'的内部参考输入电压值Vref，使得该电压Vo' 大小是随着温度的上升而线性式地增加的。该分压电压Vth2'的大小是由该 电阻508' 、 509' 、 514' 、 515'以及该参考调节器512'分压该直流电压 Vcc，而产生，且该分压电压Vth2'的大小随温度增加而线性式增加，并应 用于该脉宽调变控制电路(PWMIC) 518，的Vin端子上，使得该脉宽调变 控制电路(PWMIC) 518'的PWM端子提供一脉波宽度调变讯号，其工作 周期(duty cycle)由50%随温度增加而增加至100%，使得该马达600'的 转速由该转速U1上升至Umax。该马达600'的转速随着温度的增加而线性 增加。且转速与温度的斜率比值dU/dT可由该电阻507'的电阻值R3'来调 整决定。因此，在该冷却操作模式，随着温度增加，可以线性增加马达转速， 确保该系统即使在高温操作下仍能正常工作。
请参考图6A，其为本案第四较佳实施例的马达转速与具有电子系统的 封闭壳体内温度示意图。如图6A所示，纵轴代表供应马达的转速，横轴代 表温度传感器所检测到的温度。在本实施例中，该马达具有两种模式转速控制，包含 一无风扇运转操作模式以及一冷却操作模式。当具有电子系统的
封闭壳体内温度低于一临界温度(thresholdtemperature) Tl时，该马达操作 在该无风扇运转操作模式。当马达操作在该无风扇运转操作模式时，则该马 达转速设定为0 (rpm)。当具有电子系统的封闭壳体内温度高于该临界温度 (thresholdtemperature) Tl，该马达操作在该冷却操作模式，该马达转速为 该封闭壳体内温度的曲线函数，且该转速的最大值为Umax,最小值为Ul， 其中该转速最大值为Umax可以是该马达的最大转速。也就是说，当该封闭 壳体内温度在T1与Tmax之间变化时，则该马达转速随着该封闭壳体内温 度的增加而曲线性增加。
请参考图6B，其为本案第四较佳实施例的马达转速控制电路示意图。通 过该马达转速控制电路可以实现图6A所示的马达转速与具有电子系统的封 闭壳体内温度变化曲线示意图。图6B所示的该控制电路700大致上与图5B 所示的该控制电路500相同。在第四较佳实施例中，多增加一热敏电阻TR3， 标号713。其并联该热敏电阻TR2，标号702。因此当马达操作在该无风扇 运转操作模式以及该静音操作模式，基本上该第四较佳实施例与该第三较佳 实施例其工作原理大致上相同。主要不同是在于当马达操作在该冷却操作模 式时，二者不尽相同。
如图6B所示，当该控制电路操作在该冷却操作模式时，即该封闭壳体 内温度高于该临界 显度(thresholdtemperature) Tl，譬如50°C。由于该热 敏电阻702并联该热敏电阻713，使得电阻值的大小是随温度增加而曲线性 减少，使得由该热敏电阻702、 713以及该电阻706所组成的分压电路产生 的一分压电压Vth3也曲线性减少，并将该分压电压Vth3提供给该参考调节 器712，其中该分压电压Vth3的数值大小必须小于该参考调节器712的内部 参考输入电压值Vref，使得该电压VD大小随着温度的上升而曲线性式地增 加。该分压电压Vth2的大小是由该电阻708、 709以及该参考调节器712分 压该直流电压Vcc来产生，并应用于该晶体管开关704上，且该分压电压 Vth2的大小随温度增加而曲线性式增加，使得该马达800的转速随着温度的 增加而曲线性增加。因此，在该冷却操作模式，随着温度增加，可以曲线性 增加马达转速，确保该系统即使在高温操作下仍能正常工作。
请参阅图6C，其为本案第四较佳实施例的另一马达转速控制电路示意
21图。通过该马达转速控制电路可以实现如图6A所示的马达转速与具有电子 系统的封闭壳体内温度变化曲线示意图。图6C所示的该控制电路700'大 致上与图5C所示的该控制电路500'相同。在第四较佳实施例中，多增加 一热敏电阻TR3，，标号713'。其并联于该热敏电阻TR2，，标号702，。 因此当马达操作在该无风扇运转操作模式以及该静音操作模式，基本上该第 四较佳实施例与该第三较佳实施例其工作原理大致上相同。主要不同是在于 当马达操作在该冷却操作模式时，二者不尽相同。
如图6C所示，当该控制电路操作在该冷却操作模式，即该封闭壳体内 温度高于该临界温度(threshold temperature) Tl，譬如50°C。由于该热敏 电阻702'并联该热敏电阻713'，使得电阻值的大小随温度增加而曲线性 减少，使得由该热敏电阻702' 、 713'以及该电阻706'所组成的分压电路 产生的一分压电压Vth3'也曲线性减少，并将该分压电压Vth3'提供给该 参考调节器712'，其中该分压电压Vth3'的数值大小必须小于该参考调节 器712，的内部参考输入电压值Vref，使得该电压VD，大小随着温度的上升 而曲线性式地增加。该分压电压Vth2'的大小由该电阻708' 、 709' 、 714'、 715'以及该参考调节器712'分压该直流电压Vcc，而产生，且该分压电压 Vth2'的大小随温度增加而曲线性式增加，并应用于该脉宽调变控制电路 (PWMIC)718'的Vin端子上，使得该脉宽调变控制电路(PWMIC) 718' 的PWM端子提供一脉波宽度调变讯号，其工作周期(duty cycle)由50%随 温度增加而增加至100。/。，使得该马达800'的转速由该转速U1上升至Umax。 该马达800'的转速随着温度的增加而曲线性增加。因此，在该冷却操作模 式，随着温度增加，可以曲线性增加马达转速，确保该系统即使在高温操作 下仍能正常工作。
综合上述，本发明提供一种马达控制电路与方法，该马达控制电路与方 法包含三种操作模式 一无风扇运转操作模式、 一静音操作模式以及一冷却 操作模式，其中当温度低于一较低温度时，该马达操作在该无风扇运转操作
模式，且该马达的转速为零；当温度高于一较低温度，且低于一较高温度时， 该马达操作在该静音操作模式，且该马达的转速为一固定转速；以及当温度 高于一较高温度时，该马达操作在该冷却操作模式，且该马达的转速为该温 度的线性函数或曲线性函数。另外，本发明提供一种马达控制电路与方法，
22该马达控制电路与方法包含两种操作模式 一无风扇运转操作模式以及一冷 却操作模式，其中当温度低于一较低温度时，该马达操作在该无风扇运转操 作模式，且该马达的转速为零；以及当温度高于一较高温度时，该马达操作 在该冷却操作模式，且该马达的转速为该温度的线性函数或曲线性函数。利 用该无风扇运转操作模式可以达到省能与避免因为不必要的空气流动所造 成的噪音的影响，使得功率损失与功率效率得以改善。且在该静音操作模式， 可以减少因为高速空气对流产生的噪音，同时可以减少功率损失，改善功率 效率。
上述本发明的具体实施例与图示是使熟知此技术的人士更了解本发明 的技术方案，然而本专利的权利要求书所界定的范围并不局限在上述实施 例。
综合上述，本发明的目的已充分且有效地被揭露。凡所有熟知此技术的 人运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的 权利要求书所界定的范围内。
权利要求
1、一种马达转速控制方法，包含下列步骤当具有一电子系统的封闭壳体内的温度小于一第一临界温度时，操作该马达在一无风扇运转操作模式，其中当该马达操作在该无风扇运转操作模式时，该马达的转速为零；当具有该电子系统的封闭壳体内的温度大于该第一临界温度且小于一第二临界温度时，操作该马达在一静音操作模式，其中当该马达操作在该静音操作模式时，该马达的转速为一固定转速；以及当具有该电子系统的封闭壳体内的温度大于该第二临界温度时，操作该马达在一冷却操作模式，其中当该马达操作在该冷却操作模式时，该马达的转速为该温度的函数，且该马达的转速操作在一最大转速与该固定转速内。
2、 如权利要求1所述的马达转速控制方法，其中当该马达操作在该冷 却操作模式时，该马达的转速为一温度的线性函数，且该马达的转速根据该 温度在该最大转速以及该固定转速间变化。
3、 如权利要求1所述的马达转速控制方法，其中当该马达操作在该冷 却操作模式时，该马达的转速为一温度的曲线性函数，且该马达的转速根据 该温度在该最大转速以及该固定转速间变化。
4、 如权利要求1所述的马达转速控制方法，其中当该温度在该第二临 界温度与一最大温度间变化时，该马达的转速随着该温度的增加而线性增 加，其中该最大温度对应该最大转速的温度。
5、 如权利要求1所述的马达转速控制方法，其中当该温度在该第二临 界温度与一最大温度间变化时，该马达的转速随着该温度的增加而曲线性增 加，其中该最大温度对应该最大转速的温度。
6、 一种马达转速控制方法，包含下列步骤当具有一电子系统的封闭壳体内的温度小于一临界温度时，操作该马达 在一无风扇运转操作模式，其中当该马达操作在该无风扇运转操作模式时， 该马达的转速为零；以及当具有该电子系统的封闭壳体内的温度大于该临界温度时，操作该马达 在一静音操作模式，其中当该马达操作在该静音操作模式时，该马达的转速为该温度的函数，且该马达的转速操作在一最大转速与该固定转速内。
7、 如权利要求6所述的马达转速控制方法，其中当该马达操作在该冷 却操作模式时，该马达的转速为一温度的线性函数，且该马达的转速根据该 温度在该最大转速以及该固定转速间变化。
8、 如权利要求6所述的马达转速控制方法，其中当该马达操作在该冷 却操作模式时，该马达的转速为一温度的曲线性函数，且该马达的转速根据 该温度在该最大转速以及该固定转速间变化。
9、 如权利要求6所述的马达转速控制方法，其中当该温度在该临界温 度与一最大温度间变化时，该马达的转速随着该温度的增加而线性增加，其 中该最大温度对应该最大转速的温度。
10、 如权利要求6所述的马达转速控制方法，其中当该温度在该临界温 度与一最大温度间变化时，该马达的转速随着该温度的增加而曲线性增加， 其中该最大温度对应该最大转速的温度。
全文摘要
本发明提供一种马达转速控制方法，包含下列步骤当具有一电子系统的封闭壳体内的温度小于一第一临界温度时，操作该马达在一无风扇运转操作模式，其中马达在该模式下的马达的转速为零；当具有该电子系统的封闭壳体内的温度大于该第一临界温度且小于一第二临界温度时，操作该马达在一静音操作模式，其中马达在该模式下的马达的转速为一固定转速；以及当具有该电子系统的封闭壳体内的温度大于该第二临界温度时，操作该马达在一冷却操作模式，其中马达在该模式下马达的转速为该温度的函数，且该马达的转速操作在一最大转速与该固定转速内。该马达转速控制方法可以节约能源、减少噪音、改善功率损失，提高功率效率。
文档编号G05D23/185GK101498944SQ20091000458
公开日2009年8月5日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者张修诚 申请人:海韵电子工业股份有限公司