專利名稱：一種錯峰調節的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明是關于脈沖控制領域，特別是一種錯峰調節的方法及裝置。
背景技術：
PWM(Pulse-Width Modulation)又稱脈寬調制，通常控制的頻率不變，而 占空比發生改變的一種波形，經常用于控制電機類的器件上，應用廣泛。最 常用的就是在控制電路中通過PWM信號控制風扇的轉速，通過調節控制指令 的PWM信號的占空比，從而達到控制風扇轉速的目的。
在一個比較復雜的系統中，大部份的散熱都需要多個風扇完成，根據系 統的不同，就會出現一個系統中有多個風扇的PWM控制指令，同樣也會出現 一個PWM控制信號控制的兩個或者多個風扇情況。由于系統中的多個風扇由 同樣一個電源來供電，當風扇轉速變化時，就會出現風扇需求的瞬時電流較 大，多個風扇迭加到一起，對風扇的供電電源有很大的沖擊。
圖1顯示了某型號的風扇從O轉速調節到100°/。時的對電流的需求。可以 看出，風扇在啟動的一段時間內(可能持續較多的PWM信號周期)電流最大 可以達到6.5A，而經過一段時間，正常工作的時候的電流只有2.6A。
當系統中有多個風扇時，風扇在同時啟動的時候對風扇電源的沖擊時顯 而易見的。圖2為2個上述風扇的轉速從0調節到50%轉速時，PWM調速和 電流需求示意圖(風扇從0調節到50%轉速時，瞬時電流不會達到這么大， 方便講解，暫時借用這個數據進行說明)，當兩個風扇同時啟動時，需要電 源模塊提供的電流最大為13A，而正常工作的時候，需要電源模塊提供的電 流在5.2A。
現有的解決方案有2種1. 增加電源轉換模塊所能夠提供最大的輸出電流的能力。
2. 通過風扇廠家盡量減小風扇啟動時的電流。
第1種方案，存在的問題是由于電源轉換模塊需要滿足短時間的大電 流的要求，需要選擇電源模塊的額定輸出功率較大的轉換模塊，而在風扇正 常運行的時候又用不到這么大的功率，對于設計來說是一種浪費。大的輸出 功率電源不僅在體積上相對較大，價格上比功率小的電源貴，成本上會增加 很多，不適合產品的設計思路。
第2種方案，存在的問題是要求廠家盡量減少風扇的啟動電流；這個 方式采用的是對廠家風扇的品質控制，但是不同的廠家的風扇所能減少的成 都也不盡相同，有些廠家的電流有所變小，但是依然會出現啟動時比正常運 行的時候啟動電流要大。并且不同的廠家設計出的風扇啟動電流也有差異， 這樣不適合在系統種釆用不同廠家的同樣規格的風扇，直接產生的后果是在 系統設計時，能夠選擇的散熱系統的可選空間變的非常小。
發明內容
本發明實施例提供一種錯峰調節裝置，所述裝置包括控制單元，用于
接收到PWM信號后，根據預設時序依次控制不同的輸出單元開始輸出PWM 信號，相鄰兩次輸出的PWM信號相差Tl時間，所述Tl時間為所述PWM 信號占空比增加時用電設備所需電流高于正常電流的時間；至少2個輸出單 元，每個輸出單元分別連接有用電設備，用于根據所述控制單元的控制向對 應的用電設備輸出所述PWM信號。
一種錯峰調節方法，所述方法包括接收到PWM信號后，根據預設時序 依次輸出控制指令，相鄰兩次輸出的控制指令相差T1時間，所述T1時間為 所述PWM信號占空比增加時用電設備所需電流高于正常電流的時間；根據所 述依次輸出的每個控制指令，向1個或多個用電設備輸出所述PWM信號
本發明實施例通過風扇的錯峰調節的工作模式，減少PWM信號占空比增加時用電設備對電源的需求，降低了系統設計的硬件成本。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實 施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面 描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講， 在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為風扇啟動瞬時電流實測結果；
圖2為風扇根據PWM控制對電流需求示意圖3為本發明實施例中的錯峰調節裝置的結構圖4A為未使用錯峰調節方法時用電設備對系統電源的需求示意圖4B為使用本發明實施例中的裝置時用電設備對系統電源的需求示意
圖5為本發明實施例中的錯峰調節裝置的結構圖； 圖6為本發明實施例中的方法流程圖； 圖7為本發明實施例中的方法流程圖。
具體實施例方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而 不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做 出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
如圖3所示，本發明實施例提供一種錯峰調節裝置1000，該錯峰調節裝 置1000包括控制單元UOO，用于接收到PWM信號后，根據預設時序依次 控制不同的輸出單元開始輸出PWM信號，相鄰兩次輸出的PWM信號相差 Tl時間，所述T1時間為所述PWM信號占空比增加時用電設備所需電流高于 正常電流的時間(可以將T1時間設為PWM信號占空比從0。/。增加的100%時用電設備所需電流高于正常電流的時間，如圖1中Tl為0.5秒)，這里的用 電設備所需電流可以理解為用電設備一開始觸發時產生的瞬時高電流需求， 正常電流可以理解為用電設備穩定工作時的工作電流，這樣就實現了錯開用 電設備的瞬時高電流需求的時間，每次將PWM信號輸出至新的用電設備時， 在前接收PWM信號的用電設備都已正常工作；至少2個輸出單元1201至 120n，每個輸出單元分別連接1個不同的用電設備，用于根據所述控制單元 的控制向對應的用電設備輸出所述PWM信號。
本發明實施例的裝置在不改變用電設備現有特性的基礎上，通過對PWM 控制信號的錯峰調節，減少用電設備在啟動或者調速時對電源的最大電流需 求。
控制單元1100的預設時序可以為每次控制單獨的1個不同的輸出單元 開始輸出所述PWM信號，即控制單元接收到PWM信號后，先控制第一輸出 單元1201開始輸出上述PWM信號，經過一個T1時間時，控制第二輸出單 元開始輸出上述PWM信號，再經過一個T1時間，控制第三輸出單元開始輸 出上述PWM信號，依照這樣的順序執行到第n個輸出單元120n，這樣每個 輸出單元輸出PWM信號的時間間隔為Tl，就是說依次輸出PWM信號來啟 動用電設備，先啟動的用電設備經過T1時間電流需求穩定后，再繼續啟動后 面的用電設備。這樣可以實現同一時間內僅有1個用電設備處于電流需求高 于正常需求的狀態，緩解了電源的壓力。各輸出模塊1201至120n可以標識 不同的編號，例如0至n-l，控制單元IIOO可以計算各輸出單元的編號乘以 Tl來得到每個輸出模塊需要延遲的時間。例如控制單元1100計算出編號為0 的第一輸出模塊1201需要延遲的時間為0，控制單元IIOO立即發送控制指令 控制輸出模塊1201輸出接收到的PWM信號。上述控制指令中可攜帶輸出模 塊1201的編號"0"，輸出模塊1201可根據該編號"0"選擇該指令執行。
可選的，控制單元1100的預設時序可以為每次控制2個輸出單元開始 輸出所述PWM信號，這樣可以實現同一時間內僅有2個用電設備處于電流需求高于正常需求的狀態，同樣緩解了電源的壓力，以此類推。
進一步的在本發明實施例中，上述輸出單元1301-130n還包括波形平移 功能，用于根據控制單元的控制將所述PWM信號的波形平移1/2周期。控制 單元IIOO可以在發送的控制指令當中攜帶波形平移指令，控制對應的輸出單 元進行波形平移功能。控制單元1100的預設時序可以為，每次控制2個不同 的輸出單元開始輸出所述PWM信號，這兩個輸出單元中的1個使用波形平移 功能。控制單元IIOO每次發送的控制指令，例如按輸出單元1301至130n編 號的順序O至n-l來計算向每個輸出單元發送控制指令的時間及控制指令中是 否攜帶波形平移指令，算法可如下用每個輸出單元的編號除以2，取所得結 果的整數部分Z，再用Z乘以T1即得到了向每個輸出單元輸出控制指令的時 間，再根據編號為奇數或偶數在相應的控制指令中攜帶波形平移指令。例如， 0禾口 1處以2得到的Z都為0， 0乘以Tl得0，發送攜帶排序0和1的控制指 令的時間為0，也就是立即發送，其中1為奇數，攜帶排序1的控制指令攜帶 波形平移指令，同理發送攜帶排序為2和3的控制指令的時間為Tl，攜帶排 序3的控制指令攜帶波形平移指令。使用本實施例可以同時啟動兩個用電設 備，圖4A為未使用錯峰調節方法時用電設備1、 2對系統電源的需求，坐標 軸的橫軸為時間t，縱軸為電流I，可以看出PWM信號占空比為50%時，未 經過錯峰調節的2個風扇在每個周期中有l/2的周期的時間對電源電流的需求 是單個風扇的需求的2倍。圖4B為使用本實施例的錯峰調節方法時用電設備 1、 2對系統電源的需求，可以看出經過錯峰調節后的2個用電設備，對系統 電源電流的需求一直保持在單個用電設備所需的電流。以風扇為例，當風扇 從轉速0調節到50%轉速時，通過圖1可以看到，風扇的啟動電流比較大， 可以達到6.5A，而正常工作的時候只有2.6A (為方便講解，暫時借用這個數 據進行說明)。
圖4A中未經過錯峰調節的2個風扇由于同時啟動，對電源的電流需求最 大可以達到單個風扇最大需求的電流X2二6.5X2-13A
而圖4B中經過錯峰調節的2個風扇的電流需求可以計算得到
單個風扇啟動電流X 1 = 6.5A
通過對比可以得到經過錯峰調節，對風扇電源的瞬時最大電流只是單個 風扇的最大電流，相對于未經過錯峰調節的，對電源的需求有明顯的改善。
如果風扇的工作電壓為12V，那么未經過風扇調節的系統需要提供的最 大瞬時功率為
輸出電壓X輸出電流二12VX13.5A二162W
而經過風扇錯峰調節后在小于50%時，系統所需提供的瞬時最大功率為 輸出電壓X輸出電流二12VX6.5A二81W
風扇的啟動電流比較大，可以達到6.5A，而正常工作的時候只有2.6A， 風扇啟動電流較大的時間為T1，如圖1中T1為0.5秒。本實施例的裝置同時 啟動兩個風扇避免了風扇同時啟動時需要較大啟動電流的時間與PWM信號 波峰時間發生在同一時間，這樣每次啟動2個用電設備達到了更快的啟動速 度，本實施例在PWM信號的占空比不超過50。/。時效果最佳，而當PWM信號 超過50%時會出現波峰的疊加，并且隨著占空比的增加效果會變差。
更進一步的，如圖5所示，在又一實施例中控制單元1100還包括占空 比檢測模塊1110，用于檢測所述PWM信號的占空比，在占空比增加時，根 據所述占空比的值選擇相應的預設時序。
當占空比檢測模塊1110檢測到增加后的PWM信號占空比小于或等于第 一門限值時，所述控制單元的預設時序包括每次控制2個不同的輸出單元 開始輸出所述PWM信號，這兩個輸出單元中的1個使用波形平移功能。第一 門限值可以為50%，占空比檢測模塊1110，檢測到增加后的PWM信號占空 比小于或等于50%時，控制單元1100開始每次向2個輸出單元發送控制指令， 并且每次發送的控制指令包括控制控制上述2個輸出單元中的1個使用波形 平移功能。各輸出單元在每次接收到控制指令之前保持輸出占空比增加前的P菌信號，例如輸出單元可以在啟動前記錄一個為O的占空比的值，在每次 收到控制指令后記錄占空比增加后的PWM信號的占空比，并持續輸出該占空
比的PWM信號直到下一次收到控制指令。上述輸出控制指令及接收控制指令
的具體實施方式
在前面的實施例中已經揭露，此處不再贅述。
當占空比檢測模塊1110檢測到增加后的PWM信號的占空比大于第一門
限值時，所述控制單元的預設時序包括每隔T1時間控制1個不同的輸出單
元開始輸出占空比增加后的PWM信號。同樣各輸出單元在接收到控制指令之 前保持輸出占空比增加前的PWM信號。例如當占空比從0%增加到100%時 先控制第一輸出單元開始輸出占空比增加后的PWM信號，而此時其輸出單元 輸出占空比為依然0%，以上述實施例中的風扇為例，這時風扇對電源的需求 只有6.5A。經過一個T1時間時，控制第二輸出單元開始輸出占空比增加后的 PWM信號，此時2個風扇對電流的總需求最大為6.5+2.6 = 9.3A。再經過一 個T1時間，控制第三輸出單元開始輸出占空比增加后的PWM信號此時3個 風扇對電流的總需求電流為6.5+2.6X2=11.7A，依照這樣的順序執行到第3 個輸出單元，風扇總的對系統的需求電流為6.5+2.6X2=11.7A，而如果未經 過錯峰調節模塊時3個風扇啟動時對電流的需求為6.5X3二19.5A。經過錯峰 調節后風扇對系統最大電流需求減少7.8A。
啟動到第m-l個風扇經過(m-l) XT1后，前面的m-l個風扇都已經正 常工作，此時前面的風扇都已經正常工作，此時需求的電流為6.5八+ (m-l) X2.6A，而未經過錯峰調節系統需要電流為6.5AXm，經過錯峰調節后的系 統比沒有經過錯峰調節的需求減少了[6.5八乂!11]-[6.5八+ (m-l) X2.6A]=3.9X (m-l)A，從上面的公式可以看出，當系統中風扇越多，經過錯峰調節的比沒 有經過錯峰調節的電流需求降低的越多。
同理，當第經過(p-l) XT1后，前面的p-l個風扇都已經正常工作，此 時前面的風扇都已經正常工作，此時需求的電流為6.5A+ (p-l) X2.6A，而 未經過錯峰調節系統需要電流為6.5AXp，經過錯峰調節后的系統比沒有經過
1錯峰調節的需求減少了[6.5八乂^-[6.5八+(p-l) X2.6A]=3.9X(p-l)A，從上面
的公式可以看出，當系統中風扇越多，經過錯峰調節的比沒有經過錯峰調節 的電流需求降低的越多。本實施例中通過占空比的檢測和時序的選擇，即實 現了用電設備的分時啟動，又兼顧了啟動的速度，達了到更好的技術效果。
本發明實施例還提供一種錯峰調節的方法，如圖6所示該方法包括步 驟S601:接收到PWM信號后，根據預設時序依次輸出控制指令，相鄰兩次 輸出的控制指令相差T1時間，所述T1時間為所述PWM信號占空比增加時 用電設備所需電流高于正常電流的時間；(可以將T1時間設為PWM信號占 空比從0%增加的100%時用電設備所需電流高于正常電流的時間，如圖1中 Tl為0.5秒)；步驟S602:根據所述依次輸出的每個控制指令，向l個或多 個用電設備輸出所述PWM信號。
需要說明的是，上述步驟S601每輸出一次控制指令，就進行步驟602根 據上述控制指令向對應的用電設備輸出PWM信號，接下來輸出下一次控制指 令(S602)，再對相應的用電設備輸出PWM信號(S601)。
本發明實施例的方法在不改變用電設備現有特性的基礎上，通過對PWM 控制指令的錯峰調節，減少用電設備在啟動或者調速時對電源的最大電流需 求。
上述實施列中的預設時序可以為每次輸出的控制指令用于控制向1個 對應的用電設備輸出所述PWM信號。即接收到PWM信號后，先控制控制向 第一用電設備開始輸出上述PWM信號，經過一個T1時間時，控制向第二用 電設備開始輸出上述PWM信號，再經過一個T1時間，控制向第三用電設備 開始輸出上述PWM信號，依照這樣的順序執行到向第n個用電設備輸出上述 PWM信號，這樣向每個用電設備輸出PWM信號的時間間隔為T1，就是說依 次輸出PWM信號來啟動用電設備，先啟動的用電設備經過T1時間電流需求 穩定后，再繼續啟動后面的用電設備。這樣可以實現同一時間內僅有1個用 電設備處于電流需求高于正常需求的狀態，緩解了電源的壓力。可對各用電設備編號例如0至n-l，各輸出單元的編號乘以Tl來得到輸出控制每個用電 設備的控制指令的時間。
進一步的在本發明實施例中，所述預設時序還可為每次輸出的控制指
令用于控制向2個對應的用電設備輸出所述PWM信號，還控制將輸出至其中 1個用電設備的所述PWM信號的波形平移1/2周期。可以將用每個電設備排 序并編號，例如編號為從O至n-l，用每個用電設備的編號除以2，取所得結 果的整數部分Z，再用Z乘以T1即得到了輸出每個控制指令的時間，再根據 編號為奇數或偶數在相應的控制指令中攜帶波形平移指令。例如，0和1處以 2得到的Z都為0， 0乘以Tl得0，發送攜帶排序0和1的控制指令的時間為 0，也就是立即發送，其中1為奇數，攜帶排序1的控制指令攜帶波形平移指 令，同理發送攜帶排序為2和3的控制指令的時間為Tl，攜帶排序3的控制 指令攜帶波形平移指令。使用本實施例可以同時啟動兩個用電設備。
進一步的在本發明實施例中，錯峰調節的方法如圖7所示，還包括步驟 S600:檢測PWM信號的占空比，在占空比增加時，根據增加后的占空比的 值選擇相應的預設時序。
當檢測到增加后的PWM信號占空比小于或等于第一門限值時，上述預設 時序包括每次輸出的控制指令用于控制向2個對應的用電設備輸出所述占 空比增加后的PWM信號，還控制將輸出至其中1個用電設備的所述PWM信 號的波形平移1/2周期。第一門限值可以為50%，檢測到增加后的PWM信號 占空比小于或等于50%時，開始每次發送控制向2個用電設備輸出占空比增 加后的PWM信號的的控制指令，每次發送的控制指令還包括控制平移向其中 1個用電設備發送的占空比增加后的PWM信號。根據上述控制指令控制向對 應的用電設備輸出占空比增加后的PWM信號，并在此之前保持輸出占空比增 加前的PWM信號至控制指令還沒有涉及的用電設備。
當檢測到增加后的PWM信號的占空比大于第一門限值時，上述預設時序 包括每次輸出的控制指令用于控制向1個對應的用電設備輸出所述占空比增加后的PWM信號。同樣保持輸出占空比增加前的PWM信號至控制指令還 沒有涉及的用電設備。
本實施例中通過占空比的檢測和時序的選擇，即實現了用電設備的分時 啟動，又兼顧了啟動的速度，達了到更好的技術效果。
本發明實施例以系統中用電設備是風扇為例來說明，并不能用來限制本 發明，所應理解的是本發明實施例提供的方法及裝置還可以應用到其他受
PWM信號控制的電機類產品，同樣也可以應用于啟動電流較大，而正常工作
電流較小的系統中。
以上所述的具體實施方式
，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行 了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式
而 已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做 的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種錯峰調節裝置，其特征在于，所述裝置包括控制單元，用于接收到PWM信號后，根據預設時序依次控制不同的輸出單元開始輸出PWM信號，相鄰兩次輸出的PWM信號相差T1時間，所述T1時間為所述PWM信號占空比增加時用電設備所需電流高于正常電流的時間；至少2個輸出單元，每個輸出單元分別連接有用電設備，用于根據所述控制單元的控制向對應的用電設備輸出所述PWM信號。
2. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制單元的預設時序用 于每次控制1個輸出單元開始輸出所述PWM信號。
3. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述每個輸出單元還用于根 據控制單元的控制將所述PWM信號的波形平移1/2周期；所述控制單元的預設時序用于每次控制所述至少2個輸出單元開始輸 出所述PWM信號，并控制這2個輸出單元中的1個使用波形平移功能。
4. 如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述控制單元還包括 占空比檢測模i央，用于檢測所述PWM信號的占空比，在占空比增加時，根據所述占空比的值選擇相應的預設時序。
5. 如權利要求4所述的裝置，其特征在于，當所述占空比檢測模塊檢測 到增加后的PWM信號占空比小于或等于第一門限值時，所述控制單元的預設 時序包括每次控制2個不同的輸出單元開始輸出所述PWM信號，并控制這 2個輸出單元中的1個使用波形平移功能；當所述占空比檢測模塊檢測到增加 后的PWM信號的占空比大于第一門限值時，所述控制單元的預設時序用于 每隔Tl時間控制1個不同的輸出單元開始輸出占空比增加后的PWM信號。
6. —種錯峰調節方法，其特征在于，所述方法包括 接收到PWM信號后，根據預設時序依次輸出控制指令，相鄰兩次輸出的控制指令相差Tl時間，所述Tl時間為所述PWM信號占空比增加時用電設 備所需電流高于正常電流的時間；根據所述依次輸出的每個控制指令，向1個或多個用電設備輸出所述PWM信號。
7. 如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述預設時序用于每次輸出的控制指令用于控制向1個對應的用電設備輸出所述PWM信號。
8. 如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述預設時序用于每次輸 出的控制指令用于控制向2個對應的用電設備輸出所述PWM信號，還控制將 輸出至其中1個用電設備的所述PWM信號的波形平移1/2周期。
9. 如權利要求8所述的方法，其特征在于，根據預設時序依次輸出控制 不同用電設備輸出PWM信號的控制指令前還包括檢測所述PWM信號的占 空比，在占空比增加時，根據所述占空比的值選擇相應的預設時序。
10. 如權利要求9所述的方法，其特征在于，當檢測到增加后的PWM信 號占空比小于或等于第一門限值時，所述預設時序用于每次輸出的控制指 令用于控制向2個對應的用電設備輸出所述占空比增加后的PWM信號，還控 制將輸出至其中1個用電設備的所述PWM信號的波形平移1/2周期；當檢測 到增加后的PWM信號的占空比大于第一門限值時，所述預設時序用于每次 輸出的控制指令用于控制向1個對應的用電設備輸出所述占空比增加后的 PWM信號。
全文摘要
本發明實施例提供一種錯峰調節的裝置及方法，所述裝置包括控制單元，用于接收到PWM信號后，根據預設時序依次控制不同的輸出單元開始輸出PWM信號，相鄰兩次輸出的PWM信號相差T1時間，所述T1時間為所述PWM信號占空比增加時用電設備所需電流高于正常電流的時間；至少2個輸出單元，每個輸出單元分別連接有用電設備，用于根據所述控制單元的控制向對應的用電設備輸出所述PWM信號。本發明實施例通過用電設備的錯峰調節的工作模式，減少PWM信號占空比增加時用電設備對電源的需求，降低了系統設計的硬件成本。
文檔編號H03K5/00GK101527554SQ20091013853
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月30日 優先權日2009年4月30日
發明者張洪崠, 杜宇旻 申請人:成都市華為賽門鐵克科技有限公司