專利名稱：電子電路系統的風扇轉速智能控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種控制裝置，具體是一種通過電變量控制電子電路系統的風扇智能控制裝置。
背景技術：
工作中的電子電路系統的散熱問題是必須解決的問題。當散熱面熱流密度超過0.08W/cm2時，就必須采用強迫風冷的方式散熱。一般強迫風冷中的風扇不進行轉速控制而是工作在額定工作點、全速運轉。這種方式的缺點是噪音大，功耗較大。
進年來風扇技術有所改進，一是直接使用溫控風扇進行調速，二是用CPU來選擇風扇轉速的檔位。對于直接使用溫控風扇進行調速的方案，風扇轉速是根據風扇內部的溫度傳感器檢測到的溫度，由風扇自己控制、調節，不能全面、正確地反映工作系統的散熱狀況，效果不理想。對于用CPU來選擇風扇轉速的檔位的方案中，反映工作系統散熱狀況的溫度傳感器將檢測到的溫度實時傳遞給CPU，CPU根據事先擬訂的策略選擇風扇轉速的檔位，再在硬件電路的配合下實現風扇轉速的調節。由于風扇是模擬器件，控制轉速的信號通常也是模擬信號，而CPU輸出的通常只是風扇轉速檔位的編號，要實現這兩者間的轉換，硬件電路通常會較為復雜。另外，當CPU控制失效時，風扇的轉速是不可調的。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種結構簡單，實時跟蹤工作系統散熱狀況而確定風扇轉速的智能裝置，在CPU控制失調時風扇轉速依然可調。
本實用新型的目的是這樣實現的一種電子電路系統的風扇轉速智能控制裝置，包括溫度傳感器、系統控制板、風扇驅動電路，其特征在于還包括風扇控制芯片，所述風扇控制芯片通過系統管理總線(SMBus)與系統控制板相連接進行通信，并與風扇驅動電路相連。
所述風扇控制芯片上設置有一個或多個本地溫度傳感器，用于探測芯片周圍的環境溫度；至少一個內部寄存器，其中一個為模擬輸出寄存器；一個數模轉換器，用于將模擬輸出寄存器中的數字量電壓值轉換為模擬量電壓值，輸出到芯片的引腳上。所述內部寄存器預先設置有本地危險溫度閾值和遠端危險溫度閾值。
所述溫度傳感器還包括設置在系統各單板上一個或多個系統溫度傳感器，嵌在系統各單板上或掛在系統合適位置。
風扇驅動電路包括放大電路及驅動電路，由數模轉換器輸出的模擬量電壓先通過放大電路，再進入驅動電路。
系統控制板通過中斷信號線與風扇控制芯片相連接。
各系統溫度傳感器與系統控制板相連接或與風扇控制芯片相連接。
本實用新型具有以下突出的優點1.溫度傳感器除嵌在控制芯片上的本地溫度傳感器外，既可采用系統各單板上的系統溫度傳感器又可外掛若干安置在合理位置的系統溫度傳感器，能實時有效的根據工作系統的真實需要確定風扇轉速，最大限度地達到合理降溫的目的。
2.根據風扇在不同電源電壓下轉速不同的特點，利用數模轉換得到控制電壓，再將此控制電壓放大，經驅動電路后用作風扇的電源電壓，風扇轉速切換平滑，噪音和功耗控制良好。
3.溫度控制既可由CPU統一指揮，又由于風扇控制芯片通過寫其內部寄存器的方式預先設置了危險溫度閾值，即使在CPU控制失調時，仍保證風扇可調速。
圖1為本實用新型結構方框圖。圖2為本實用新型的風扇控制部分的控制電壓放大及風扇驅動電路簡圖。
具體實施例下面通過具體的實施例并結合附圖來對發明作進一步詳細的描述。
本實施例使用帶停轉指示的單速風扇，風扇轉速的控制通過改變風扇的供電電壓來實現。
從圖1可以看到，風扇控制芯片是整個設計的核心，以ADM1028為例，它通過SMBus總線與外部進行通信，并內嵌有一個本地溫度傳感器，用于探測芯片周圍的環境溫度，同時，還可以外掛系統溫度傳感器，用于探測系統溫度，此外，風扇控制芯片中還內嵌了一個數模轉換器，用于將模擬輸出寄存器中的數字量(電壓值)轉換為模擬量(電壓值)輸出到芯片的引腳上，但是，數模轉換器輸出的電壓不能直接用來驅動風扇，必需通過放大電路及驅動電路才能用做風扇的電源電壓。根據單速風扇在不同電源電壓下轉速不同的特點，利用DA轉換(即數模轉換)得到控制電壓，再將此控制電壓放大，經驅動電路后用作風扇的電源電壓即可。
在風扇智能控制裝置初始化時即設置風扇控制芯片的危險溫度閾值于控制芯片上的內部寄存器。實施例中，本地危險溫度閾值的上電缺省值為70℃，遠端危險溫度閾值的上電缺省值為100℃。倘若在至少三個監控周期內測得本地或遠端的溫度值都高于本地或遠端的危險溫度閾值，風扇控制芯片將啟動危險溫度閾值越限自動控制模式，即芯片自動將模擬輸出引腳變為滿電平(2.5V)輸出(不改變模擬輸出寄存器的值)，控制風扇全速運轉，此時，只有當連續3個監控周期內測到的本地或遠端溫度降到低于本地或遠端危險溫度閾值5℃時，芯片才能退出危險溫度閾值越限自動控制模式，同時模擬輸出引腳的電平值恢復為模擬輸出寄存器中的值。
只要風扇控制芯片不復位，不管系統控制板的控制是否失效，一旦在適當的監控周期內溫度傳感器探測到的溫度超過危險溫度閾值，風扇控制芯片將啟動危險溫度閾值越限自動控制模式，控制風扇全速運轉，只有在適當的監控周期內測到的溫度降到低于危險溫度閾值5℃時，芯片才能退出危險溫度閾值越限自動控制模式，風扇轉速恢復為啟動該模式之前的值，這保證了CPU失效時風扇仍可調速。
若干系統溫度傳感器不設置在風扇控制板上，而是放在工作系統合適的位置上探測系統的溫度，并將溫度數據傳遞給風扇控制芯片或電子電路系統控制板CPU。由于風扇控制芯片能監測的系統溫度傳感器有限，往往只有一個，所以當系統溫度傳感器比較多時，最好是掛在系統控制板CPU上，而當只有一個時，掛在風扇控制芯片或CPU上都是可以的。系統控制板可通過SMBus接口用查詢方式控制風扇控制芯片，也可以通過響應風扇控制芯片上報的中斷來進行風扇控制。
根據電子電路系統控制板控制風扇的方式，以及溫度傳感器的使用方法的不同，這里給出4個實施例。
去掉圖1中的系統溫度傳感器連線1和中斷信號線可得到此方案的總體框圖。風扇控制部分的電路圖如圖2所示，其中，風扇采用48V直流風扇，D1是56V穩壓管，用來對風扇進行過壓保護。光藕用來完成匹配電壓的轉變。
風扇控制芯片采用ADM1028，連接關系如下表所示
實施例2風扇控制芯片既使用本地溫度傳感器又外掛若干系統溫度傳感器，系統中其它位置不設溫度傳感器，系統控制板通過查詢風扇控制芯片的寄存器來獲知溫度數據，并按照事先擬定的策略進行風扇控制。這種方案的特點是工作系統中其他單板可以省去溫度監測功能，但系統溫度傳感器必須放在工作系統最關注的點上，在綜合考慮系統散熱方面，不及前一種方案。
去掉圖1中系統溫度傳感器連線2和中斷信號線可得到此方案的總體框圖。風扇控制部分的電路圖見圖2，但控制芯片的連接略有不同引腳D+、D-接到系統溫度轉感器上，系統溫度轉感器通常使用二極管或三極管。
去掉圖1中的系統溫度傳感器連線1可得到此方案的總體框圖。電路圖見圖2，但控制芯片的連接略有不同引腳/THERMA、/THERMB、/INT需通過連接器引到系統控板板上。
去掉圖1中的系統溫度傳感器連線2可得到此方案的總體框圖。電路圖見圖2，但控制芯片的連接略有不同引腳/THERM、/THERMB、/INT需通過連接器引到系統控制板上，并將引腳D+、D-接到系統溫度傳感器(通常使用二極管或三極管)上。
權利要求1.一種電子電路系統的風扇轉速智能控制裝置，包括溫度傳感器、系統控制板、風扇驅動電路，其特征在于還包括風扇控制芯片，所述風扇控制芯片通過系統管理總線(SMBus)與系統控制板相連接進行通信，并與風扇驅動電路相連。
2.如權利要求1所述的風扇轉速智能控制裝置，其特征在于所述風扇控制芯片上設置有一個或多個本地溫度傳感器，用于探測芯片周圍的環境溫度；至少一個內部寄存器，其中一個為模擬輸出寄存器；一個數模轉換器，用于將模擬輸出寄存器中的數字量電壓值轉換為模擬量電壓值，輸出到芯片的引腳上。
3.如權利要求1所述的風扇轉速智能控制裝置，其特征在于所述溫度傳感器還包括設置在系統各單板上一個或多個系統溫度傳感器，嵌在系統各單板上或掛在系統合適位置。
4.如權利要求1所述的風扇轉速智能控制裝置，其特征在于所述風扇驅動電路驅動的是帶停轉指示的單速風扇。
5.如權利要求1所述的風扇轉速智能控制裝置，其特征在于風扇驅動電路包括放大電路及驅動電路，由數模轉換器輸出的模擬量電壓先通過放大電路，再進入驅動電路。
6.如權利要求1所述的風扇轉速智能控制裝置，其特征在于系統控制板通過中斷信號線與風扇控制芯片相連接。
7.如權利要求2所述的風扇轉速智能控制裝置，其特征在于所述內部寄存器預先設置有本地危險溫度閾值和遠端危險溫度閾值。
8.如權利要求3或6所述的風扇轉速智能控制裝置，其特征在于各系統溫度傳感器與系統控制板相連接。
9.如權利要求3或6所述的風扇轉速智能控制裝置，其特征在于各系統溫度傳感器與風扇控制芯片相連接。
專利摘要本實用新型是通過電壓變化來控制電子電路系統中的風扇轉速的智能裝置，風扇轉速智能控制裝置包括溫度傳感器、系統控制板、風扇驅動電路，風扇控制芯片。風扇控制芯片通過系統管理總線與系統控制板相連接進行通信，并與風扇驅動電路相連，其上設置有一個或多個本地溫度傳感器，至少一個內部寄存器，其中一個為模擬輸出寄存器；一個數模轉換器，內部寄存器預先設置有本地危險溫度閾值和遠端危險溫度閾值。本新型結構簡單，能實時有效的根據系統需要確定風扇轉速，最大限度地合理降溫，且風扇轉速切換平滑，噪音和功耗控制良好，在系統CPU控制失調時仍能有效工作。
文檔編號G05D23/19GK2569190SQ0225489
公開日2003年8月27日 申請日期2002年9月23日 優先權日2002年9月23日
發明者任俊堯 申請人:華為技術有限公司