[发明专利]风扇马达速度控制电路、风扇装置及电子机器

说明书

技术领域

本发明有关一种风扇马达速度控制电路、风扇装置及电子 机器。

背景技术

用于服务器(server)等的CPU(Central Processing Unit；中央 处理器)等集成电路的发热量会随着其执行速度的上升而增加。 由于CPU会因CPU的发热量增加而产生热跑脱(thermal runaway) 等问题，因此一般在服务器会设置冷却CPU用的风扇。风扇的 旋转速度、亦即风扇马达的旋转速度一般是利用微计算机等来 进行控制，而关于风扇马达的旋转速度的控制方式，已知有开 路控制方式(例如，参照专利文献1)与反馈(feedback)控制方式 (例如，参照专利文献2)。

开路控制方式(以下，称为开路控制)，如图9所示，一种驱 动电路500根据输入自微计算机等的马达510的速度控制信号来 驱动风扇马达510的方式。速度控制信号是例如为PWM(Pulse  Wide Modulation；脉波宽度调制)信号，马达的旋转速度会随 PWM信号的高电平(high level)的工作周期(duty)比的提高相应 而增加。

反馈控制方式(以下，称为反馈控制)，如图10所示，是一 种以使风扇马达530的旋转速度与目标旋转速度成一致的方式 来驱动风扇马达530的方式。就图10详细说明在基准电压电路 600自微计算机等输入有作为速度控制信号的例如与风扇马达 530的目标旋转速度相应的工作周期比的PWM信号，且输出与 高电平的工作周期比相应的基准电压Vref。此外，在速度电压 电路601输入有与风扇马达530的旋转速度相应的FG(Frequency  Generator；频率产生器)信号，且输出与FG信号相应的速度电 压Vv。比较电路602比较基准电压Vref与速度电压Vv，并输出 比较结果的驱动电压Vdr。驱动电路603根据驱动电压Vdr以使 速度电压Vv与基准电压Vref成一致的方式来驱动马达530。

近年来，不仅仅只在防止CPU的热跑脱等，尚有例如依照 CPU使用率来控制马达的旋转速度，借此达到风扇马达及风扇 马达速度控制电路的消耗电力的削减与使风扇的噪音降低。当 如此依照CPU使用率来控制风扇马达的旋转速度时，期望控制 风扇马达的旋转速度的微计算机能够使风扇马达的旋转速度如 例如图11的要求特性所示，相对于PWM信号的高电平的工作周 期比呈单值且线性。

在开路控制中，如图11所示，因受到例如风扇马达的消耗 电力的影响，而在从PWM信号的工作周期比D1到D2的范围中， 风扇马达的旋转速度并未相对于工作周期比呈线性变化。而且 在开路控制时，风扇马达的旋转速度会因风扇马达的电源电压 变动或风扇及风扇马达的制造不均等而变异。此外，由于设置 了风扇及风扇马达与被冷却对象的装置的环境产生变化，使得 表示对安装了风扇的机器内的空气流动的压力损失的系统阻抗 (system impedance)产生变化，结果便造成风扇马达的旋转速度 产生变化。亦即，在开路控制中，风扇马达的旋转速度并非相 对于PWM信号的高电平的工作周期比呈单值且线性地变化。

因此，作为风扇马达的控制方式，期望不易受到周边环境 变化的影响且风扇马达的旋转速度相对于风扇马达的目标旋转 速度、亦即所输入的PWM信号的工作周期比呈单值且线性地变 化的反馈控制。

其中：

专利文献1：日本特开2005-151792号公报；

专利文献2：日本特开2007-68344号公报。

发明内容

而作为风扇及风扇马达的重要特性，有P-Q特性(静压-风量 特性)。图12于横轴记录风量、于纵轴记录静压或风扇马达的旋 转速度，且显示当预定工作周期比的PWM信号输入时的开路控 制及反馈控制的P-Q特性、风量与风扇马达的旋转速度的关系。 如图12所示，当进行开路控制时，风扇马达的旋转速度在一部 分的范围中上升。这是由风扇所送的空气的空气阻力的影响所 造成。

另一方面，当进行反馈控制时，风扇马达的旋转速度呈一 定的速度，因此风扇马达的旋转速度在前述的一部分的范围中 比进行开路控制时低，且在相同风量下，静压比进行开路控制 时低。另外，将风扇马达的旋转速度在进行开路控制时比进行 反馈控制时还高速的范围设为范围A。