專利名稱：可隨溫度改變風扇轉速的散熱裝置的制作方法
技術領域：
本發明提供一種散熱裝置，特別是一種可隨溫度改變風扇轉速的散熱裝置。
背景技術：
常見的散熱裝置包含散熱片以及風扇。目前散熱片的材料幾乎都采用鋁合金，少數使用其他材料，不過導熱效果并不會相差太多。除了材質上的差異，一個散熱片的好壞取決于其表面積的大小，散熱片主要是將熱傳導至散熱片的表面，再由流動的空氣吸收帶走，所以散熱片與空氣接觸的面積越多，散熱效果越好。然而，如果空氣不流通，則散熱片的表面積再大也沒有用，所以要有好的散熱效果，除了裝散熱片之外，加裝風扇幫助空氣流通是很重要的。一般來說，相同大小的風扇，其轉速愈高，散熱效果愈好，主要是因為風扇的轉速愈高，所帶動的氣流量愈大，此時流動的空氣可更快的吸收帶走熱量。風扇的轉速可粗略的由風扇的消耗功率得知，消耗功率愈大的風扇，當然轉速就愈快。
請參考圖1，圖1為公知散熱裝置10的示意圖。散熱裝置10包含一溫度檢測器12、一微控制器14、一驅動電路16以及一風扇18。散熱裝置10的各元件之間的連接關系如圖1所示，通常散熱裝置10安裝于一系統中，溫度檢測器12用來檢測該系統的溫度，微控制器14將溫度檢測器12所測得的溫度與一預設溫度進行比較，當測得的溫度超過該預設溫度時，驅動電路16就會啟動風扇18運轉。驅動電路16可依據微控制器14的要求輸出不同大小的電壓來控制風扇18的轉速，而風扇18具有一信號線，連接到驅動電路16，用來輸出風扇18的轉速信號。若溫度檢測器12檢測到該系統的溫度上升，則微控制器14會要求驅動電路16加快風扇18的運轉速度，此時驅動電路16升高輸出至風扇18的電壓，當風扇18的轉速增加后，由該信號線將轉速信號傳回驅動電路16。若溫度檢測器12檢測到該系統的溫度下降，表示風扇18可以降低轉速以節省能源，此時微控制器14會要求驅動電路16降低輸出至風扇18的電壓，而驅動電路16可由信號線得知風扇18的轉速。
由上述可知，目前可以控制風扇18轉速的散熱裝置10，大多是使用溫度檢測器12來檢測環境溫度，由微控制器14將溫度檢測器12測得的溫度與一預設的溫度進行比較，而對驅動電路16發出風扇18的轉速要求，驅動電路16比較風扇18轉速的反饋信號與微控制器14所要求的轉速信號，控制輸出至風扇18的電壓來改變來風扇18的轉速，如此便能依據環境溫度的不同調整風扇18的最佳轉速。然而，這種散熱裝置10需要溫度檢測器12、微控制器14以及驅動電路16等裝置，提高了散熱裝置10的成本，而散熱裝置10需經過微控制器14比較溫度，以及驅動電路16比較轉速，也降低了散熱裝置10隨溫度改變風扇18轉速的靈敏度。
發明內容
因此本發明的主要目的在于提供一種可隨溫度改變風扇轉速的散熱裝置，以解決上述問題。
本發明的較佳實施例中提供一種散熱裝置，其包含一電壓調整器，用來提供一參考電壓；一風扇，其具有一電源端，經由一第一電阻連接到該參考電壓，以及一反饋端，用來輸出該風扇轉速的脈沖信號；一積分電路，其具有一輸入端以及一輸出端，該輸入端連接到該風扇的反饋端，該積分電路用來將該反饋端所傳來的脈沖信號轉換成電壓信號；一第二電阻，該第二電阻的第一端連接到該參考電壓，該第二電阻的第二端接地；以及一熱敏電阻，連接到該積分電路的輸出端以及該參考電壓之間，用來于檢測溫度改變進而調整該風扇的轉速。
圖1為公知散熱裝置的示意圖。
圖2為本發明散熱裝置的電路圖。
圖3為Vo與Vx的關系示意圖。
圖4為Vo與Rt的關系示意圖。
圖符號說明10 散熱裝置 12 溫度檢測器14 微控制器 16 驅動電路
18 風扇 20 散熱裝置22 電壓調整器24 風扇26 第一電阻 28 第二電阻30 第三電阻 32 電容34 熱敏電阻 36 積分電路具體實施方式
請參考圖2，圖2為本發明散熱裝置20的電路圖。散熱裝置20包含一電壓調整器22、一風扇24、一第一電阻26、一第二電阻28、一第三電阻30、一電容32以及一熱敏電阻34，散熱裝置的各元件之間的連接關系如圖2所示。電壓調整器22的輸出端提供一穩定的參考電壓，第一電阻26、第二電阻28以及熱敏電阻34的第一端均連接到電壓調整器22的輸出端，第二電阻28的第二端接地，用來提供一穩定的電流。風扇24具有一電源端、一接地端以及一反饋端，第一電阻26的第二端連接到風扇24的電源端，用來提供風扇24的工作電壓。第三電阻30的第一端連接到電容32的第一端，電容32的第二端接地，組成一積分電路36，積分電路36的輸出端為第三電阻30的第一端，連接到熱敏電阻34的第二端，積分電路36的輸入端為第三電阻30的第二端，連接到風扇24的反饋端，風扇24的轉速脈沖信號經由積分電路36輸出為一直流電壓。于圖2節點r，依據電流定律(KCL)寫下一方程式(Vo-Vr)/R1+(Vx-Vr)/Rt-Vr/R2＝0式(1)其中Vo、Vr、Vx分別為節點o、r、x的電壓值，Vo為風扇24的輸入電壓，Vr為電壓調整器22的輸出電壓，Vx為積分電路36輸出的反饋電壓，R1、Rt、R2分別為第一電阻26、熱敏電阻34以及第二電阻28的電阻值。假設在定溫的情況下，則Rt為定值，式(1)可化簡為Vo＝(1+R1/Rt+R1/R2)Vr-(R1/Rt)Vx式(2)假設在風扇24定轉速的情況下，則Vx為定值，式(1)可化簡為Vo＝(1+R1/R2)Vr-(R1/Rt)(Vx-Vr)式(3)請參考圖3以及圖4，圖3為Vo與Vx的關系示意圖，圖4為Vo與Rt的關系示意圖。假設在定溫的情況下，則Rt為定值，式(2)中只有Vo以及Vx二個變數，而其它的參數可視為常數，定義a＝(1+R1/Rt+R1/R2)Vr，b＝(R1/Rt)，所以式(2)可化簡為Vo＝a-bVx，Vo與Vx的關系示意圖如圖3所示。Vo增加時，Vx減少，表示當風扇24轉速愈快時，風扇24的反饋端會輸出周期較大的脈沖信號，經由積分電路36輸出一較小的電壓值，而當風扇24轉速變小時，風扇24的反饋端會輸出周期較小的脈沖信號，經由積分電路36輸出一較大的電壓值，由此可知風扇24的轉速與其反饋端輸出信號之間的關系。假設在風扇24定轉速的情況下，則Vx為定值，式(3)中只有Vo以及Rt二個變數，而其它的參數可視為常數，定義c＝(1+R1/R2)Vr，d＝R1(Vx-Vr)，所以式(3)可化簡為Vo＝c-d/Rt，Vo與Rt的關系示意圖如圖4所示。Rt增加時，Vo也增加，表示熱敏電阻34的電阻值應隨溫度上升而增加，因為Vo的增加可使風扇24的轉速加快，由此可知熱敏電阻34與溫度之間的關系。圖3以及圖4說明散熱裝置20所使用的風扇24以及熱敏電阻34的特性，第一，風扇24的反饋端所輸出的脈沖信號周期隨轉速的上升而減小，第二，熱敏電阻34的電阻值隨溫度的上升而增大。
以下舉例說明散熱裝置20的工作過程，散熱裝置20安裝于一系統中以避免系統溫度T過高，散熱裝置啟動時，由電壓調整裝置22提供一參考電壓Vr，產生風扇24的輸入電壓Vo1，由式(2)可得風扇24的轉速信號Vx1，系統的初始溫度T0決定了熱敏電阻34的電阻值Rt0，由式(3)可得風扇24的輸入電壓Vo2，在初始溫度T0下，由式(2)可得風扇24的轉速信號Vx2，此時風扇24的輸入電壓Vo2使風扇24維持一定轉速。隨著系統的工作，系統的溫度由T0上升至T1，使得熱敏電阻34的電阻值由Rt0增大至Rt1，由式(3)可得風扇24的輸入電壓Vo2＞Vo1，風扇24的輸入電壓由Vo1上升至Vo2，表示風扇24將加快轉速，由式(2)可得風扇24的轉速信號Vx2＜Vx1。風扇24加快轉速一段時間后，系統溫度由T1降回到T0，則熱敏電阻34的電阻值也由Rt2減小回到Rt1，風扇24的輸入電壓下降至Vo1，而風扇24的轉速信號也回到Vx1。風扇24的轉速降低后，由于系統持續工作，經過一段時間，系統的溫度便可能再度上升，如此重復循環工作，可避免系統溫度T過高，又可以使增加風扇24的使用效率。綜合以上說明，整個散熱裝置20的工作過程如下T增Rt增Vo增Vx減T減Rt減Vo減Vx增T增熱敏電阻34隨溫度上升而增加電阻值的為一模擬變化的過程，當電阻值增加或減少時，會立即經由電路反應至風扇24的輸入電壓，所以風扇24的轉速會非常靈敏的隨溫度改變，然而若是熱敏電阻34對較大的溫度變化才會有反應時，由式(2)可知風扇24的輸入電壓與轉速信號會達到平衡。
由上述可知，散熱裝置20使用熱敏電阻34來檢測溫度，因為熱敏電阻34會隨溫度的變化而改變其電阻值，如此可依據溫度的變化改變風扇24的輸入電壓，使風扇24在不同的溫度有不同的轉速。在本發明的實施例中，散熱裝置20選用一電阻值隨溫度上升而增加的熱敏電阻34，以及具有反饋端的風扇24，風扇24的反饋端會隨轉速上升而減小的脈沖信號，利用積分電路36將脈沖信號輸出為一反饋電壓，配合第一電阻26以及第二電阻28，使風扇24的輸入電壓會受到熱敏電阻34以及該回受電壓的影響而改變。當溫度上升時，散熱裝置20會產生較大的風扇24的輸入電壓，使風扇24的轉速加快，加強散熱效果。而當溫度下降時，散熱裝置20會產生較小的風扇24的輸入電壓，使風扇24的轉速趨緩，節省能源。
與公知技術相比較，本發明的散熱裝置利熱敏電阻的電阻值會隨溫度而改變的特性，經由電路的組合使風扇的輸入電壓也能隨溫度的不同而改變，使風扇的轉速隨溫度的上升而增加。公知的散熱裝置需要溫度檢測器、微控制器以及驅動電路等裝置，經由溫度以及轉速的比較來改變風扇的轉速，然而這些由主動元件所制成的裝置不但提高了散熱裝置的成本，也可能產生誤判的情形。本發明的散熱裝置采用電阻、電容等被動元件組成，成本較低，而熱敏電阻隨溫度改變電阻值為材料的特性所致，不會有誤判的情形發生。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求所做的等效變化與修改，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
權利要求1.一種散熱裝置，其包含一風扇及一熱敏電阻，其特征在于，還包含一電壓調整器，用來提供一參考電壓；一積分電路，其具有一輸入端以及一輸出端，該輸入端連接到該風扇的反饋端，該積分電路用來將該反饋端所傳來的脈沖信號轉換成電壓信號；其中，該風扇其具有一電源端，經由一第一電阻連接到該參考電壓，以及一反饋端，用來輸出該風扇轉速的脈沖信號；以及該熱敏電阻連接到該積分電路的輸出端以及該參考電壓之間，用來于檢測溫度改變進而調整該風扇的轉速。
2.如權利要求1所述的散熱裝置，其另包含一第二電阻，該第二電阻的第一端連接到該參考電壓，該第二電阻的第二端接地。
3.如權利要求1所述的散熱裝置，其中該積分電路由一第三電阻以及一電容組成，該電容的第一端連接到該第三電阻的第一端，該電容的第二端接地，該第三電阻的第一端為該積分電路的輸出端，該第三電阻的第二端為該積分電路的輸入端。
4.如權利要求1所述的散熱裝置，其中該熱敏電阻的電阻值隨溫度的上升而增加。
5.如權利要求4所述的散熱裝置，其中該反饋線所輸出的脈沖信號會隨風扇轉速的增加而減少。
專利摘要一種散熱裝置包含一電壓調整器、一風扇、一積分電路、一第一電阻、一第二電阻以及一熱敏電阻。該電壓調整器用來提供一參考電壓。該風扇具有一電源端經由該第一電阻連接到該參考電壓，以及一反饋端用來輸出該風扇轉速的脈沖信號。該第二電阻連接到該參考電壓以及接地點之間。該積分電路用來將該反饋端所傳來的脈沖信號轉換成電壓信號。該熱敏電阻連接到該積分電路的輸出端以及該參考電壓之間，用來于檢測溫度改變進而調整該風扇的轉速。
文檔編號F04D27/00GK2672330SQ0320536
公開日2005年1月19日 申請日期2003年8月19日 優先權日2003年8月19日
發明者張為鈞 申請人:明基電通股份有限公司