專利名稱：電子電路系統(tǒng)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速智能控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種控制裝置，具體是一種通過(guò)電變量控制電子電路系統(tǒng)的風(fēng)扇智能控制裝置。
背景技術(shù)：
工作中的電子電路系統(tǒng)的散熱問(wèn)題是必須解決的問(wèn)題。當(dāng)散熱面熱流密度超過(guò)0.08W/cm2時(shí)，就必須采用強(qiáng)迫風(fēng)冷的方式散熱。一般強(qiáng)迫風(fēng)冷中的風(fēng)扇不進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制而是工作在額定工作點(diǎn)、全速運(yùn)轉(zhuǎn)。這種方式的缺點(diǎn)是噪音大，功耗較大。
進(jìn)年來(lái)風(fēng)扇技術(shù)有所改進(jìn)，一是直接使用溫控風(fēng)扇進(jìn)行調(diào)速，二是用CPU來(lái)選擇風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的檔位。對(duì)于直接使用溫控風(fēng)扇進(jìn)行調(diào)速的方案，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速是根據(jù)風(fēng)扇內(nèi)部的溫度傳感器檢測(cè)到的溫度，由風(fēng)扇自己控制、調(diào)節(jié)，不能全面、正確地反映工作系統(tǒng)的散熱狀況，效果不理想。對(duì)于用CPU來(lái)選擇風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的檔位的方案中，反映工作系統(tǒng)散熱狀況的溫度傳感器將檢測(cè)到的溫度實(shí)時(shí)傳遞給CPU，CPU根據(jù)事先擬訂的策略選擇風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的檔位，再在硬件電路的配合下實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。由于風(fēng)扇是模擬器件，控制轉(zhuǎn)速的信號(hào)通常也是模擬信號(hào)，而CPU輸出的通常只是風(fēng)扇轉(zhuǎn)速檔位的編號(hào)，要實(shí)現(xiàn)這兩者間的轉(zhuǎn)換，硬件電路通常會(huì)較為復(fù)雜。另外，當(dāng)CPU控制失效時(shí)，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是不可調(diào)的。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)跟蹤工作系統(tǒng)散熱狀況而確定風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的智能裝置，在CPU控制失調(diào)時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速依然可調(diào)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種電子電路系統(tǒng)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速智能控制裝置，包括溫度傳感器、系統(tǒng)控制板、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于還包括風(fēng)扇控制芯片，所述風(fēng)扇控制芯片通過(guò)系統(tǒng)管理總線(SMBus)與系統(tǒng)控制板相連接進(jìn)行通信，并與風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路相連。
所述風(fēng)扇控制芯片上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)本地溫度傳感器，用于探測(cè)芯片周?chē)沫h(huán)境溫度；至少一個(gè)內(nèi)部寄存器，其中一個(gè)為模擬輸出寄存器；一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將模擬輸出寄存器中的數(shù)字量電壓值轉(zhuǎn)換為模擬量電壓值，輸出到芯片的引腳上。所述內(nèi)部寄存器預(yù)先設(shè)置有本地危險(xiǎn)溫度閾值和遠(yuǎn)端危險(xiǎn)溫度閾值。
所述溫度傳感器還包括設(shè)置在系統(tǒng)各單板上一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)溫度傳感器，嵌在系統(tǒng)各單板上或掛在系統(tǒng)合適位置。
風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路包括放大電路及驅(qū)動(dòng)電路，由數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量電壓先通過(guò)放大電路，再進(jìn)入驅(qū)動(dòng)電路。
系統(tǒng)控制板通過(guò)中斷信號(hào)線與風(fēng)扇控制芯片相連接。
各系統(tǒng)溫度傳感器與系統(tǒng)控制板相連接或與風(fēng)扇控制芯片相連接。
本實(shí)用新型具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)1.溫度傳感器除嵌在控制芯片上的本地溫度傳感器外，既可采用系統(tǒng)各單板上的系統(tǒng)溫度傳感器又可外掛若干安置在合理位置的系統(tǒng)溫度傳感器，能實(shí)時(shí)有效的根據(jù)工作系統(tǒng)的真實(shí)需要確定風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，最大限度地達(dá)到合理降溫的目的。
2.根據(jù)風(fēng)扇在不同電源電壓下轉(zhuǎn)速不同的特點(diǎn)，利用數(shù)模轉(zhuǎn)換得到控制電壓，再將此控制電壓放大，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后用作風(fēng)扇的電源電壓，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速切換平滑，噪音和功耗控制良好。
3.溫度控制既可由CPU統(tǒng)一指揮，又由于風(fēng)扇控制芯片通過(guò)寫(xiě)其內(nèi)部寄存器的方式預(yù)先設(shè)置了危險(xiǎn)溫度閾值，即使在CPU控制失調(diào)時(shí)，仍保證風(fēng)扇可調(diào)速。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)方框圖。圖2為本實(shí)用新型的風(fēng)扇控制部分的控制電壓放大及風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例下面通過(guò)具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖來(lái)對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
本實(shí)施例使用帶停轉(zhuǎn)指示的單速風(fēng)扇，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制通過(guò)改變風(fēng)扇的供電電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。
從圖1可以看到，風(fēng)扇控制芯片是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心，以ADM1028為例，它通過(guò)SMBus總線與外部進(jìn)行通信，并內(nèi)嵌有一個(gè)本地溫度傳感器，用于探測(cè)芯片周?chē)沫h(huán)境溫度，同時(shí)，還可以外掛系統(tǒng)溫度傳感器，用于探測(cè)系統(tǒng)溫度，此外，風(fēng)扇控制芯片中還內(nèi)嵌了一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將模擬輸出寄存器中的數(shù)字量(電壓值)轉(zhuǎn)換為模擬量(電壓值)輸出到芯片的引腳上，但是，數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電壓不能直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇，必需通過(guò)放大電路及驅(qū)動(dòng)電路才能用做風(fēng)扇的電源電壓。根據(jù)單速風(fēng)扇在不同電源電壓下轉(zhuǎn)速不同的特點(diǎn)，利用DA轉(zhuǎn)換(即數(shù)模轉(zhuǎn)換)得到控制電壓，再將此控制電壓放大，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后用作風(fēng)扇的電源電壓即可。
在風(fēng)扇智能控制裝置初始化時(shí)即設(shè)置風(fēng)扇控制芯片的危險(xiǎn)溫度閾值于控制芯片上的內(nèi)部寄存器。實(shí)施例中，本地危險(xiǎn)溫度閾值的上電缺省值為70℃，遠(yuǎn)端危險(xiǎn)溫度閾值的上電缺省值為100℃。倘若在至少三個(gè)監(jiān)控周期內(nèi)測(cè)得本地或遠(yuǎn)端的溫度值都高于本地或遠(yuǎn)端的危險(xiǎn)溫度閾值，風(fēng)扇控制芯片將啟動(dòng)危險(xiǎn)溫度閾值越限自動(dòng)控制模式，即芯片自動(dòng)將模擬輸出引腳變?yōu)闈M電平(2.5V)輸出(不改變模擬輸出寄存器的值)，控制風(fēng)扇全速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)，只有當(dāng)連續(xù)3個(gè)監(jiān)控周期內(nèi)測(cè)到的本地或遠(yuǎn)端溫度降到低于本地或遠(yuǎn)端危險(xiǎn)溫度閾值5℃時(shí)，芯片才能退出危險(xiǎn)溫度閾值越限自動(dòng)控制模式，同時(shí)模擬輸出引腳的電平值恢復(fù)為模擬輸出寄存器中的值。
只要風(fēng)扇控制芯片不復(fù)位，不管系統(tǒng)控制板的控制是否失效，一旦在適當(dāng)?shù)谋O(jiān)控周期內(nèi)溫度傳感器探測(cè)到的溫度超過(guò)危險(xiǎn)溫度閾值，風(fēng)扇控制芯片將啟動(dòng)危險(xiǎn)溫度閾值越限自動(dòng)控制模式，控制風(fēng)扇全速運(yùn)轉(zhuǎn)，只有在適當(dāng)?shù)谋O(jiān)控周期內(nèi)測(cè)到的溫度降到低于危險(xiǎn)溫度閾值5℃時(shí)，芯片才能退出危險(xiǎn)溫度閾值越限自動(dòng)控制模式，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速恢復(fù)為啟動(dòng)該模式之前的值，這保證了CPU失效時(shí)風(fēng)扇仍可調(diào)速。
若干系統(tǒng)溫度傳感器不設(shè)置在風(fēng)扇控制板上，而是放在工作系統(tǒng)合適的位置上探測(cè)系統(tǒng)的溫度，并將溫度數(shù)據(jù)傳遞給風(fēng)扇控制芯片或電子電路系統(tǒng)控制板CPU。由于風(fēng)扇控制芯片能監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)溫度傳感器有限，往往只有一個(gè)，所以當(dāng)系統(tǒng)溫度傳感器比較多時(shí)，最好是掛在系統(tǒng)控制板CPU上，而當(dāng)只有一個(gè)時(shí)，掛在風(fēng)扇控制芯片或CPU上都是可以的。系統(tǒng)控制板可通過(guò)SMBus接口用查詢方式控制風(fēng)扇控制芯片，也可以通過(guò)響應(yīng)風(fēng)扇控制芯片上報(bào)的中斷來(lái)進(jìn)行風(fēng)扇控制。
根據(jù)電子電路系統(tǒng)控制板控制風(fēng)扇的方式，以及溫度傳感器的使用方法的不同，這里給出4個(gè)實(shí)施例。
去掉圖1中的系統(tǒng)溫度傳感器連線1和中斷信號(hào)線可得到此方案的總體框圖。風(fēng)扇控制部分的電路圖如圖2所示，其中，風(fēng)扇采用48V直流風(fēng)扇，D1是56V穩(wěn)壓管，用來(lái)對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)。光藕用來(lái)完成匹配電壓的轉(zhuǎn)變。
風(fēng)扇控制芯片采用ADM1028，連接關(guān)系如下表所示


實(shí)施例2風(fēng)扇控制芯片既使用本地溫度傳感器又外掛若干系統(tǒng)溫度傳感器，系統(tǒng)中其它位置不設(shè)溫度傳感器，系統(tǒng)控制板通過(guò)查詢風(fēng)扇控制芯片的寄存器來(lái)獲知溫度數(shù)據(jù)，并按照事先擬定的策略進(jìn)行風(fēng)扇控制。這種方案的特點(diǎn)是工作系統(tǒng)中其他單板可以省去溫度監(jiān)測(cè)功能，但系統(tǒng)溫度傳感器必須放在工作系統(tǒng)最關(guān)注的點(diǎn)上，在綜合考慮系統(tǒng)散熱方面，不及前一種方案。
去掉圖1中系統(tǒng)溫度傳感器連線2和中斷信號(hào)線可得到此方案的總體框圖。風(fēng)扇控制部分的電路圖見(jiàn)圖2，但控制芯片的連接略有不同引腳D+、D-接到系統(tǒng)溫度轉(zhuǎn)感器上，系統(tǒng)溫度轉(zhuǎn)感器通常使用二極管或三極管。
去掉圖1中的系統(tǒng)溫度傳感器連線1可得到此方案的總體框圖。電路圖見(jiàn)圖2，但控制芯片的連接略有不同引腳/THERMA、/THERMB、/INT需通過(guò)連接器引到系統(tǒng)控板板上。
去掉圖1中的系統(tǒng)溫度傳感器連線2可得到此方案的總體框圖。電路圖見(jiàn)圖2，但控制芯片的連接略有不同引腳/THERM、/THERMB、/INT需通過(guò)連接器引到系統(tǒng)控制板上，并將引腳D+、D-接到系統(tǒng)溫度傳感器(通常使用二極管或三極管)上。
權(quán)利要求1.一種電子電路系統(tǒng)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速智能控制裝置，包括溫度傳感器、系統(tǒng)控制板、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于還包括風(fēng)扇控制芯片，所述風(fēng)扇控制芯片通過(guò)系統(tǒng)管理總線(SMBus)與系統(tǒng)控制板相連接進(jìn)行通信，并與風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路相連。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速智能控制裝置，其特征在于所述風(fēng)扇控制芯片上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)本地溫度傳感器，用于探測(cè)芯片周?chē)沫h(huán)境溫度；至少一個(gè)內(nèi)部寄存器，其中一個(gè)為模擬輸出寄存器；一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將模擬輸出寄存器中的數(shù)字量電壓值轉(zhuǎn)換為模擬量電壓值，輸出到芯片的引腳上。
3.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速智能控制裝置，其特征在于所述溫度傳感器還包括設(shè)置在系統(tǒng)各單板上一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)溫度傳感器，嵌在系統(tǒng)各單板上或掛在系統(tǒng)合適位置。
4.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速智能控制裝置，其特征在于所述風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)的是帶停轉(zhuǎn)指示的單速風(fēng)扇。
5.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速智能控制裝置，其特征在于風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路包括放大電路及驅(qū)動(dòng)電路，由數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量電壓先通過(guò)放大電路，再進(jìn)入驅(qū)動(dòng)電路。
6.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速智能控制裝置，其特征在于系統(tǒng)控制板通過(guò)中斷信號(hào)線與風(fēng)扇控制芯片相連接。
7.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速智能控制裝置，其特征在于所述內(nèi)部寄存器預(yù)先設(shè)置有本地危險(xiǎn)溫度閾值和遠(yuǎn)端危險(xiǎn)溫度閾值。
8.如權(quán)利要求3或6所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速智能控制裝置，其特征在于各系統(tǒng)溫度傳感器與系統(tǒng)控制板相連接。
9.如權(quán)利要求3或6所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速智能控制裝置，其特征在于各系統(tǒng)溫度傳感器與風(fēng)扇控制芯片相連接。
專利摘要本實(shí)用新型是通過(guò)電壓變化來(lái)控制電子電路系統(tǒng)中的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的智能裝置，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速智能控制裝置包括溫度傳感器、系統(tǒng)控制板、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路，風(fēng)扇控制芯片。風(fēng)扇控制芯片通過(guò)系統(tǒng)管理總線與系統(tǒng)控制板相連接進(jìn)行通信，并與風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路相連，其上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)本地溫度傳感器，至少一個(gè)內(nèi)部寄存器，其中一個(gè)為模擬輸出寄存器；一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部寄存器預(yù)先設(shè)置有本地危險(xiǎn)溫度閾值和遠(yuǎn)端危險(xiǎn)溫度閾值。本新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能實(shí)時(shí)有效的根據(jù)系統(tǒng)需要確定風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，最大限度地合理降溫，且風(fēng)扇轉(zhuǎn)速切換平滑，噪音和功耗控制良好，在系統(tǒng)CPU控制失調(diào)時(shí)仍能有效工作。
文檔編號(hào)G05D23/19GK2569190SQ0225489
公開(kāi)日2003年8月27日 申請(qǐng)日期2002年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月23日
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