專利名稱：一種散熱風扇控制裝置及電子設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子電路技術領域，特別是指一種散熱風扇控制裝置及電子設備。
背景技術：
如今，多數(shù)的電子設備如電腦、通信設備等，都安裝有散熱降溫的風扇，以滿足系統(tǒng)散熱需求，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作。目前，散熱風扇控制裝置對風扇調速和監(jiān)測時通常都是通過控制信號直接對風扇進行調速控制，這種直接在電氣上直接通過控制信號和風扇相連接，存在相當大的隱患和不足，當設備剛上電工作不穩(wěn)定或故障時，無法有效對風扇進行控制，會造成風扇狀態(tài)不可控，如停轉或低速轉，無法滿足設備散熱，從而導致設備中重要芯片過熱損壞。
由此可見現(xiàn)有技術中存在，散熱風扇控制裝置的風扇的調速控制可靠性較差的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中存在的，散熱風扇控制裝置的風扇的調速控制可靠性較差的問題，提供一種散熱風扇控制裝置。本發(fā)明所提供的散熱風扇控制裝置，對風扇進行調速控制和風扇監(jiān)控的控制系統(tǒng)的第一信號輸出端和第二信號輸出端，分別與保護模塊的第一信號輸入端和第二信號輸入端連接，保護模塊還包括向風扇輸出風扇調速控制信號的控制信號輸出端，第一信號為控制系統(tǒng)運行正常指示信號，第二信號為控制系統(tǒng)輸出的風扇調速控制信號，其中當控制系統(tǒng)運行正常指示信號正常時，保護模塊控制信號輸出端輸出控制系統(tǒng)提供的風扇調速控制信號，否則保護模塊輸出自身預設的風扇調速控制信號，使風扇穩(wěn)定運行。進一步，控制系統(tǒng)的第三信號輸入端，與保護模塊的第三信號輸出端連接，保護模塊還包括第三信號輸入端，第三信號為風扇轉速信號，其中當控制系統(tǒng)運行正常指示信號正常時，保護模塊將其第三信號輸出端和其第三信號輸入端內部連通。進一步，控制系統(tǒng)的第三信號輸入端，與保護模塊的第三信號輸出端連接，保護模塊還包括第三信號輸入端，第三信號為風扇轉速信號，其中當控制系統(tǒng)運行正常指示信號不正常時，保護模塊將其第三信號輸出端和其第三信號輸入端內部斷開。進一步，控制系統(tǒng)的第四信號輸入端，與保護模塊的第四信號輸出端連接，第四信號為保護模塊應答響應反饋信號，其中當控制系統(tǒng)運行正常指示信號正常時，保護模塊第四信號輸出端輸出保護模塊應答響應反饋信號給控制系統(tǒng)，告知控制系統(tǒng)風扇運行控制由控制系統(tǒng)控制。進一步，還包括隔離模塊，隔離模塊的控制信號輸入端與保護模塊的控制信號輸出端連接，保護模塊輸出的風扇調速控制信號由隔離模塊的控制信號輸入端輸入，經隔離模塊內設的第一光耦由隔離模塊控制信號輸出端輸出。進一步，隔離模塊的第三信號輸出端與保護模塊的第三信號輸入端連接，第三信號由隔離模塊的第三信號輸入端輸入，經隔離模塊內設的第二光耦由隔離模塊第三信號輸出端輸出。進一步，隔離模塊還設置有與第一光耦和第二光耦相匹配的外圍上拉下拉電阻。進一步，保護模塊為集成電路芯片或可編程邏輯器件。本發(fā)明還提供一種電子設備，包括風扇和前述的裝置，該裝置輸出的風扇調速控制信號與風扇連接。進一步，風扇為四線調速風扇或三線調速風扇。由于保護模塊在控制系統(tǒng)運行不正常時，輸出自身預設的風扇調速控制信號，使風扇穩(wěn)定運行，從而增強了風扇的調速控制可靠性，提高了散熱風扇的可靠性和穩(wěn)定性。


圖I表示本發(fā)明實施例提供的裝置結構圖；圖2表示本發(fā)明實施例提供的風扇隔離保護設計的示意圖；圖3表示本發(fā)明實施例提供的方法流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的實施例要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。本發(fā)明實施例提供的電子設備，如圖I所示，該電子設備中的散熱風扇控制裝置包括控制系統(tǒng)10和保護模塊20，散熱風扇控制裝置可以是獨立的板卡和模塊。其中控制系統(tǒng)10對風扇進行調速控制和風扇監(jiān)控?？刂葡到y(tǒng)10包括輸出端11和輸出端12，保護模塊20包括輸入端21和輸入端22，輸出端11和輸出端12分別和輸入端21和輸入端22連接，控制系統(tǒng)10運行正常指示信號從輸出端11輸出到輸入端21，控制系統(tǒng)10輸出的風扇調速控制信號PWM03從輸出端12輸出到輸入端21，保護模塊20還包括一個控制信號輸出端25，保護模塊20通過控制信號輸出端25向風扇輸出風扇調速控制信號，其中當控制系統(tǒng)運行正常指示信號正常時，保護模塊20的控制信號輸出端25輸出控制系統(tǒng)輸出的風扇調速控制信號，否則輸出自身預設的風扇調速控制信號，使風扇穩(wěn)定運行。至此，由于保護模塊在控制系統(tǒng)運行不正常時，切斷控制系統(tǒng)對風扇的控制，同時輸出保護模塊自身預設的風扇調速控制信號，使風扇穩(wěn)定運行，從而增強了風扇的調速控制能力，提高了系統(tǒng)可靠性。進一步，本發(fā)明實施例方案還可以對風扇端發(fā)送的風扇轉速信號加以監(jiān)控，控制系統(tǒng)10還包括輸入端13，保護模塊20還包括輸出端23。控制系統(tǒng)10輸入端13與保護模塊的輸出端23連接，保護模塊20的輸出端23輸出風扇轉速信號FG03到控制系統(tǒng)10輸入端13,保護模塊20還包括輸入端26,風扇端發(fā)送的風扇轉速信號由輸入端26輸入,其中當控制系統(tǒng)運行正常指示信號正常時，保護模塊將其輸出端23和其輸入端26內部連通，使得風扇端發(fā)送的風扇轉速信號直接反饋到控制系統(tǒng)10。當然當控制系統(tǒng)運行正常指示信號不正常時，保護模塊也可以將其輸出端23和其輸入端26內部斷開，使得風扇端發(fā)送的風扇轉速信號直接反饋到保護模塊20。控制系統(tǒng)10的輸入端14，與保護模塊的輸出端24連接，保護模塊應答響應反饋信號由輸出端24輸出到控制系統(tǒng)10的輸入端14，其中當控制系統(tǒng)運行正常指示信號正常時，保護模塊20的輸出端24輸出保護模塊應答響應反饋信號給控制系統(tǒng)，告知控制系統(tǒng)目前風扇控制權由控制系統(tǒng)控制。隔離模塊30的控制信號輸入端35與保護模塊20的控制信號輸出端25連接，保護模塊20輸出的風扇調速控制信號PWM02由隔離模塊30的控制信號輸入端35輸入，經隔離模塊30內設的第一光I禹33由隔離模塊30的控制信號輸出端31輸出，得到經過光I禹隔離后的風扇調速控制信號PWMOl。隔離模塊30的輸出端36與保護模塊的輸入端26連接，風扇端發(fā)送的風扇轉速信號FGOl由隔離模塊30的輸入端32輸入，經隔離模塊內設的第二光率禹34由隔離模塊30的輸出端36輸出，這樣隔離模塊30的輸出端36輸出經光電隔離的風扇轉速信號FG02。隔離模塊30還設置有與第一光耦33和第二光耦34相匹配的外圍上拉下拉電阻37。隔離模塊提供了風扇在電氣上隔離，極大的增強了抗干擾能力。該電子設備基本結構包括風扇40，包括風扇40和前述的散熱風扇控制裝置，該裝置輸出的風扇調速控制信號與風扇連接。 本實施例的方案能夠使風扇和設備控制系統(tǒng)形成兩個沒有直接電氣連接的獨立系統(tǒng)，同時散熱風扇控制裝置，在設備剛上電還不穩(wěn)定或故障，控制系統(tǒng)無法有效的對風扇系統(tǒng)進行控制和監(jiān)測時，保護模塊按照事先設置好的狀態(tài)使風扇穩(wěn)定運行以滿足設備散熱需求，待控制系統(tǒng)恢復正?？梢杂行Э刂坪捅O(jiān)測風扇時，通知保護模塊切換到正常模式，由控制系統(tǒng)對風扇進行控制和監(jiān)測。由上可以看出通過上述方案，可以極大增加了電子設備上風扇的可靠性及抗干擾性。本發(fā)明實施例還提供了一種調速風扇隔離保護方法，包括通過對風扇控制信號和風扇轉速信號的隔離，達到和控制系統(tǒng)上電氣連接上的完全隔離，通過增加保護控制，在設備剛上電還不穩(wěn)定或故障，控制系統(tǒng)無法有效的對風扇系統(tǒng)進行控制和監(jiān)測時，由保護模塊對風扇進行控制，在系統(tǒng)恢復正常時，自動切換把風扇控制權移交給控制系統(tǒng)。本發(fā)明實施例提供的散熱風扇控制裝置,通過增加光稱opticalcoupler隔離模塊，對風扇調速控制信號如PWM(Pulse Width Modulation,脈寬調制)進行隔離，并對風扇轉速監(jiān)控信號如FG(Frequency Generator,頻率發(fā)生器)進行隔離，從而達到控制系統(tǒng)和風扇系統(tǒng)的電氣上的完全隔離。通過保護模塊，在設備剛上電還不穩(wěn)定或故障時，控制系統(tǒng)無法有效的對風扇系統(tǒng)進行控制和監(jiān)測，保護模塊按照事先設置好的狀態(tài)使風扇穩(wěn)定運行以滿足設備散熱需求，待控制系統(tǒng)恢復正?？梢杂行Э刂坪捅O(jiān)測風扇時，通知保護模塊切換到正常模式，由控制系統(tǒng)對風扇進行控制和監(jiān)測。其中，PWM根據輸出占空比控制風扇轉速，F(xiàn)G具體而言就是根據風扇反饋脈沖頻率計算出風扇轉速，風扇轉一周輸出兩個由高到低脈沖。該電子設備設有可調速風扇系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、隔離模塊、保護模塊，通過隔離模塊和保護模塊對風扇系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行電氣隔離，并通過保護模塊，在控制系統(tǒng)不穩(wěn)定或故障時，對風扇系統(tǒng)進行控制，保證通信系統(tǒng)的散熱。下面再對各個單元進行詳細說明。風扇系統(tǒng)包含設備上的各個風扇等。
控制系統(tǒng)主要是對風扇進行調速控制及監(jiān)測；同時輸出運行正常信息告知保護模塊。
隔離模塊完成風扇系統(tǒng)和控制系統(tǒng)電氣上的完全隔離，主要通過光耦實現(xiàn)。保護模塊完成設備剛上電不穩(wěn)定或故障時，對風扇進行控制，滿足設備散熱要求，待控制系統(tǒng)恢復正?？梢杂行Э刂坪捅O(jiān)測風扇時，關閉保護模式，把風扇調速PWM信號和風扇轉速信號連通給控制系統(tǒng)，即控制權移交給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)對風扇進行控制和監(jiān)測。對風扇隔離保護方法包括以下步驟步驟A.設備上電(包括風扇系統(tǒng)和控制系統(tǒng))。步驟B.啟動保護模塊，風扇系統(tǒng)由保護模塊控制，工作在保護狀態(tài)。步驟C.控制系統(tǒng)初始化完成(系統(tǒng)啟動完成)，并通過控制系統(tǒng)運行正常指示信號通知保護模塊，準備控制風扇系統(tǒng)。
步驟D.保護模塊輸出應答反饋信號給控制系統(tǒng)同時通路切換，由控制系統(tǒng)控制風扇。步驟E.保護模塊實時監(jiān)控控制系統(tǒng)送出的控制系統(tǒng)運行正常指示信號，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，及時啟動保護模塊并切換通路。以上步驟僅僅是對保護裝置使用時的啟動步驟，隔離模塊始終工作。與現(xiàn)有技術相比較本發(fā)明充分利用了單板或系統(tǒng)自身已有接口和系統(tǒng)，如控制系統(tǒng)、風扇系統(tǒng)，僅僅增加了光耦隔離模塊和保護模塊，實現(xiàn)起來非常簡單方便。該隔離保護的方法對系統(tǒng)要求較低，實現(xiàn)容易，成本很低，具有普遍意義，降低了系統(tǒng)開發(fā)的難度和提高了系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)設計中無需考慮提供額外的電路接口，從而提高了系統(tǒng)設計的靈活性。本發(fā)明實施例的基本思想在于利用光耦進行電氣隔離以及相關邏輯控制，在設備異常，控制系統(tǒng)無法正常對風扇進行控制時，保護模塊對風扇進行強制控制使其按照保護裝置預置條件運行以滿足系統(tǒng)散熱需要從而達到保護設備目的，并且使實現(xiàn)該功能的電路達到最簡單和最優(yōu)化。下面進一步詳細的描述一下本發(fā)明提供的電子設備，主要包括風扇系統(tǒng)，包括通信系統(tǒng)中的各個風扇，圖中用一只風扇40示意，按照目前通用的四線調速風扇舉例，四線調速風扇共四根線除了電源和地以外，還有PWM調速信號和FG風扇轉速反饋信號兩根線，通過控制PWM信號進行風扇調速，通過FG信號對風扇運行狀態(tài)進行監(jiān)測，其他類型風扇均可參考實現(xiàn)，例如三線調速風扇，即只有風扇電源正、電源負和PWM風扇調速信號。風扇轉速反饋信號可以不需要，沒有風扇反饋信號也可以實現(xiàn)隔離保護功能。隔離模塊30，包括光耦33和光耦34以及相匹配的外圍上下拉電阻37，需要說明的是，光耦是單向器件，一個信號要用一個光耦，即一個風扇有PWM和FG兩個信號，要用兩個光耦隔離傳遞，外圍上下拉電阻主要滿足PWM和FG信號的電平匹配。保護模塊20，主要作用是實時監(jiān)測控制系統(tǒng)狀態(tài)，一旦控制系統(tǒng)不穩(wěn)定或發(fā)生故障時，斷開控制系統(tǒng)的PWM03和FG03信號和隔離模塊30的之間的連接，同時切換工作模式由保護模塊自身輸出控制信號PWM02控制風扇，和對FG02風扇轉速信號進行監(jiān)測，保護模塊20可以通過簡單的邏輯電路，如PI3B16244IC芯片或PLD (可編程邏輯器件，Programmable Logic Device)實現(xiàn)。
保護模塊20工作原理是實時監(jiān)控“控制系統(tǒng)運行正常指示信號”。當出現(xiàn)異常時，斷開PW03和PW02連接，斷開FG03和FG02連接，同時切換模式由保護模塊自身輸出PW02信號控制風扇，F(xiàn)G02信號也由保護模塊進行檢測，把這一過程可以理解為一個開關切換過程。實現(xiàn)方法簡單一點可以直接用“控制系統(tǒng)運行正常指示信號”進行開關控制進行切換，也可以把該信號作為一個觸發(fā)信號，由保護模塊自動切換，比如保護模塊可以設置一個定時計數(shù)裝置，定時計數(shù)裝置可以由邏輯實現(xiàn)，由控制系統(tǒng)運行正常指示信號作為清零控制，當系統(tǒng)異常比如死機時，該信號異常，無法對定時計數(shù)裝置清零，則計數(shù)滿時，觸發(fā)保護模塊，進行開關切換。當實時監(jiān)控“控制系統(tǒng)運行正常指示信號”正常時，保護模塊輸出“保護模塊應答響應反饋信號”給控制系統(tǒng)，告知控制系統(tǒng)可對風扇進行正常控制和檢測，這可以理解為把風扇控制監(jiān)測權利移交給控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)10，主要作用是正常模式下對風扇進行調速控制和風扇監(jiān)控，同時把自 身運行狀態(tài)告知保護模塊。圖2給出了風扇隔離保護設計的實例示意圖，其中RfRS為下拉上拉電阻，具體電阻阻值大小可以根據實際需要調整，比如I千歐姆或10千歐姆等，VCC和VDD為電源，實際設計中可以根據具體設計電路選擇電源電壓，比如VCC用+3. 3V電源，VDD用+5V電源等、FAN POWER+是風扇正電源、FAN POWER-是風扇負電源。保護模塊103中示意的邏輯芯片代表上文中說明的“PI3B16244芯片或可編程邏輯器件(PLD,Programmable Logic Device)”。結合圖2，對保護模塊中邏輯關系說明一下系統(tǒng)正常時“控制系統(tǒng)運行正常指示信號”由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，邏輯芯片內部開關閉合，通路導通，然后“保護模塊應答響應反饋信號”在通路導通后，有高電平變?yōu)榈碗娖?，告知控制系統(tǒng)可以控制風扇系統(tǒng)，此時PWM03連接PMW02，F(xiàn)G03連接FG02。系統(tǒng)異常時，“控制系統(tǒng)運行正常指示信號”為高電平，此時開關斷開，通路不導通。下面來描述一下本發(fā)明隔離保護方法實施例。在本實施例中，隔離模塊始終起作用，這里僅僅對保護模塊啟動流程進行描述。這里，本實施例的風扇隔離保護的方法實現(xiàn)流程可參照圖3所示，主要包括以下步驟步驟201，設備上電，也可以理解為系統(tǒng)啟動。步驟202，系統(tǒng)剛上電或剛啟動時，此時控制系統(tǒng)還未正常運行，默認風扇由保護模塊30控制，即PWM03和FG03為斷開狀態(tài)，分別不與PWM02和FG02相連接。步驟203，保護模塊30檢測“控制系統(tǒng)運行正常指示信號”，判斷控制系統(tǒng)是否運行正常？正常則進入步驟204，不正常則返回步驟202。步驟204，檢測控制系統(tǒng)運行正常，保護模塊切換開關，使PWM03連接PMW02，F(xiàn)G03連接FG02，即把風扇狀態(tài)控制和監(jiān)測信號交由控制系統(tǒng)104處理，同時通過“保護模塊應答響應反饋信號”告知控制系統(tǒng)，風扇監(jiān)控權移交，可有控制系統(tǒng)正常對風扇進行監(jiān)控。步驟205，控制系統(tǒng)10根據“保護模塊應答響應反饋信號”確定，風扇可以正常調速和監(jiān)測，根據需要對風扇運行狀態(tài)進行調整。同時，保護模塊103也實時監(jiān)測“控制系統(tǒng)運行正常指示信號”。步驟206，正常啟動流程結束，同時保護模塊一旦檢測“控制系統(tǒng)運行正常指示信號”異常時，跳至步驟202。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其進行限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域 的普通技術人員應當理解其依然可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術方案脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種散熱風扇控制裝置，其特征在于，對風扇進行調速控制和風扇監(jiān)控的控制系統(tǒng)的第一信號輸出端和第二信號輸出端，分別與保護模塊的第一信號輸入端和第二信號輸入端連接，保護模塊還包括向風扇輸出風扇調速控制信號的控制信號輸出端，第一信號為控制系統(tǒng)運行正常指示信號，第二信號為控制系統(tǒng)輸出的風扇調速控制信號，其中當控制系統(tǒng)運行正常指示信號正常時，保護模塊控制信號輸出端輸出控制系統(tǒng)提供的風扇調速控制信號，否則保護模塊輸出自身預設的風扇調速控制信號，使風扇穩(wěn)定運行。
2.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，控制系統(tǒng)的第三信號輸入端，與保護模塊的第三信號輸出端連接，保護模塊還包括第三信號輸入端，第三信號為風扇轉速信號，其中當控制系統(tǒng)運行正常指示信號正常時，保護模塊將其第三信號輸出端和其第三信號輸入端內部連通。
3.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，控制系統(tǒng)的第三信號輸入端，與保護模塊的第三信號輸出端連接，保護模塊還包括第三信號輸入端，第三信號為風扇轉速信號，其中當控制系統(tǒng)運行正常指示信號不正常時，保護模塊將其第三信號輸出端和其第三信號輸入端內部斷開。
4.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，控制系統(tǒng)的第四信號輸入端，與保護模塊的第四信號輸出端連接，第四信號為保護模塊應答響應反饋信號，其中當控制系統(tǒng)運行正常指示信號正常時，保護模塊第四信號輸出端輸出保護模塊應答響應反饋信號給控制系統(tǒng)，告知控制系統(tǒng)風扇運行控制由控制系統(tǒng)控制。
5.根據權利要求2或3所述的裝置，其特征在于，還包括隔離模塊，隔離模塊的控制信號輸入端與保護模塊的控制信號輸出端連接，保護模塊輸出的風扇調速控制信號由隔離模塊的控制信號輸入端輸入，經隔離模塊內設的第一光耦由隔離模塊控制信號輸出端輸出。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，隔離模塊的第三信號輸出端與保護模塊的第三信號輸入端連接，第三信號由隔離模塊的第三信號輸入端輸入，經隔離模塊內設的第二光耦由隔離模塊第三信號輸出端輸出。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，隔離模塊還設置有與第一光耦和第二光耦相匹配的外圍上拉下拉電阻。
8.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，保護模塊為集成電路芯片或可編程邏輯器件。
9.一種電子設備，其特征在于，包括風扇和如權利要求I至8任一權利要求所述的裝置，該裝置輸出的風扇調速控制信號與風扇連接。
10.根據權利要求9所述的電子設備，其特征在于，風扇為四線調速風扇或三線調速風扇。
全文摘要
本發(fā)明提供一種散熱風扇控制裝置及電子設備，為解決現(xiàn)有技術中存在的，散熱風扇控制裝置中風扇的調速控制可靠性較差的問題，該裝置包括控制系統(tǒng)及保護模塊，保護模塊包括向風扇輸出風扇調速控制信號的控制信號輸出端，其中當控制系統(tǒng)運行正常指示信號正常時，保護模塊控制信號輸出端輸出控制系統(tǒng)提供的風扇調速控制信號，否則保護模塊輸出自身預設的風扇調速控制信號，使風扇穩(wěn)定運行，由于保護模塊在控制系統(tǒng)運行不正常時，輸出自身預設的風扇調速控制信號，使風扇穩(wěn)定運行，從而增強了風扇的調速控制可靠性提高了散熱風扇系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
文檔編號F04D27/00GK102828980SQ20121033406
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權日2012年9月11日
發(fā)明者劉發(fā)舉 申請人:中興通訊股份有限公司