CN100456620C

CN100456620C - 风扇控制系统

Info

Publication number: CN100456620C
Application number: CNB2005101034580A
Authority: CN
Inventors: 张朝煌
Original assignee: Inventec Corp
Current assignee: Inventec Corp
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2025-09-15
Also published as: CN1933318A

Abstract

本发明的一种风扇控制系统应用在组设有多个风扇的电子系统中，该控制系统包括信号产生模块、反相模块及延迟模块；该风扇控制系统产生相互延迟一时间间隔的PWM信号，分别控制该电子系统组设的多个风扇，避免这些风扇于运行时产生的加总电源信号的峰值瞬间剧增及提供给电子系统的电源信号瞬间过低，使该电子系统不能正常工作及稳定性差的情况发生；本发明能够避免PWM风扇产生的浪涌电流对电子系统的工作电源造成影响，确保电子系统能够正常工作，在PWM信号由低变高时，本发明能将每个风扇产生的浪涌电流延迟分布在不同的时间点发生，避免电压下降。

Description

风扇控制系统

技术领域

本发明是关于一种稳压技术，特别是关于一种可在PWM信号由低变高时，将每个风扇产生的浪涌电流(Surge current)延迟分布在不同的时间点发生，避免电压下降的风扇控制系统。

背景技术

随着电子产业的蓬勃发展，电子产品也逐渐进入多功能、高性能的研发方向。为满足电子产品微型化的封装需求，电子产品的电路板上电子元件运行时产生的热量明显增加，对风扇在数量上的需求也不断增加，例如现有1U或2U系统均配置有6到8个、甚至12个风扇，目前一般常用的风扇控制技术是将一个脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation；PWM)信号提供给这些风扇共享。如图1所示，现有风扇控制技术是借由信号产生模块10产生的PWM信号同时对多个风扇，例如风扇11、风扇12的运行过程进行控制。

请一并参考图2及图3，当信号产生模块10产生的PWM信号100由低电位“0”跳到高电位“1”时，风扇11及风扇12上产生的电源(电压或电流)信号分别为301、302，由于这些风扇的加载，会导致施加在这些风扇上总电源信号300的峰值瞬间剧增(如图2所示)，进而使得此时提供给电子系统的电源信号200因这些风扇全部加载的影响，产生一过低的电源峰值200a，且该过低的电源峰值200a无法为电子系统提供足够的工作电源，因此造成电子系统无法正常工作，也同时对电子系统的稳定性造成影响。

因此，如何开发一种能够解决上述现有技术各种缺点的风扇控制系统，实为目前亟待解决的技术课题。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种风扇控制系统，应用在一电子系统中，避免PWM风扇产生的浪涌电流对电子系统的工作电源造成影响，确保电子系统能够正常工作。

本发明的另一目的在于提供一种风扇控制系统，可在PWM信号由低变高时，将每个风扇产生的浪涌电流(Surge current)延迟分布在不同的时间点发生，避免电压下降。

为达上述及其它目的，本发明即提供一种风扇控制系统，应用在组设有多个风扇(如第一风扇、第二风扇、第三风扇、第四风扇)的电子系统中，该风扇控制系统包括：信号产生模块，至少包括第一信号产生模块及第二信号产生模块，依据该电子系统所发出的控制指令，产生脉冲宽度调制信号输出到该电子系统组设的风扇，由该脉冲宽度调制信号控制风扇的运行；反相模块，是将该第二信号产生模块所输出的第二脉冲宽度调制信号进行反相以产生反相信号，并将反相后信号提供给该电子系统组设的第二风扇，由该反相信号控制该第二风扇的运行；以及至少一延迟模块，是将第一信号产生模块输出的第一脉冲宽度调制信号以及该反相模块产生的反相信号进行延迟处理，以产生第一延迟信号及第二延迟信号，并将该第一延迟信号及第二延迟信号分别输出到该电子系统组设的第三风扇及第四风扇，由该第一延迟信号及第二延迟信号分别控制该第三风扇及第四风扇的运行。

在实际使用上，信号产生模块的数量是风扇数量的一半，也就是一组风扇(数量为2个)是由其所对应的一个信号产生模块所输出的脉冲宽度调制信号控制运行过程；

上述该第一信号产生模块及第二信号产生模块均为脉冲调制信号发生器，依据该电子系统发出的控制指令，产生第一PWM信号及第二PWM信号，该第一PWM信号及第二PWM信号的占空比之和为1。

该反相模块是一反相器或反相电路，该延迟模块是一延迟器件或延迟电路。此外，该电子系统是计算机系统或服务器系统。

本发的风扇控制系统主要是由第一信号产生模块及第二信号产生模块提供占空比之和为1的第一PWM信号及第二PWM信号，由该第一PWM信号及经反相后的第二PWM信号，直接控制第一风扇及第二风扇的运行，同时借由延迟模块延迟一时间间隔的第一PWM信号及反相的第二PWM信号分别控制该第三风扇及第四风扇的运行。因此，本发明的风扇控制系统可控制该电子系统组设的多个风扇的PWM信号，彼此之间产生一定时间间隔的延迟，进而避免所有控制风扇的PWM信号由低电位跳变为高电位时，这些风扇上产生的加总电源信号的峰值瞬间剧增，造成电子系统的电源瞬间过低导致电子系统无法正常工作的情况发生。

本发明中当该电子系统的风扇增加时，仅需在该风扇控制系统中增加具有不同延迟因子的延迟模块，即可将第一PWM信号及反相后的第二PWM信号进行延迟输出，对后续增加的风扇运行过程进行控制，也可因此大幅提高电路设计的弹性。

综上所述，本发明的风扇控制系统，应用在一电子系统中能够避免PWM风扇产生的浪涌电流对电子系统的工作电源造成影响，确保电子系统能够正常工作，本发明的风扇控制系统在PWM信号由低变高时，将每个风扇产生的浪涌电流延迟分布在不同的时间点发生，避免电压下降。

附图说明

图1是现有风扇控制系统的结构示意图；

图2是图1所示的信号产生模块及风扇上产生信号的波形示意图及全部风扇的加总电源信号波形示意图；

图3是图2所示的信号100、300及提供给电子系统的电源信号200的波形示意图；

图4是本发明的风扇控制系统的基本结构示意图；

图5及图6是本发明的风扇控制系统产生的脉冲宽度调制信号S1、S2、S3的波形示意图；以及

图7是本发明的风扇控制系统产生的脉冲宽度调制信号S1、S3、S5、S6，风扇电源信号101、102、103、104及加总电源信号110的波形示意图。

具体实施方式

实施例

图4说明本发明的风扇控制系统的基本结构示意图。如图所示，本发明的风扇控制系统4是应用在一电子系统5(例如计算机系统或服务器系统)中，控制电子系统5组设的多个风扇进行运行，在以下实施例中，电子系统5组设有风扇51、风扇52、风扇53及风扇54(并不以此数量为限，也可供使用者按实际需求而增加)，其中，风扇51及风扇52是第一组风扇，第二组风扇包括风扇53及风扇54。在此需特别说明的是，本实施例中仅例示出与本发明有关的组件，但并非以此限制本发明的应用范围。

如图4所示，风扇控制系统4包括第一信号产生模块40、第二信号产生模块41、反相模块42及延迟模块43。以下即配合图5对风扇控制系统4所设的第一信号产生模块40、第二信号产生模块41、反相模块42及延迟模块43进行详细说明。

第一信号产生模块40是依据电子系统5发出的控制指令产生一第一脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation；PWM)信号S1，输出到第一组风扇包括的风扇51，由第一PWM信号S1控制风扇51的运行。也就是第一信号产生模块40是一PWM信号发生器(generator)，可依据电子系统5的控制指令，产生一占空比为A的PWM电源(电压或电流)信号控制风扇51的转速。利用脉冲宽度调制信号控制风扇运行的技术是现有技术，且为业界广泛使用，故在此不再为文赘述。

该第二信号产生模块41是依据电子系统5的控制指令，产生一第二脉冲宽度调制信号S2，也就是第二信号产生模块41是依据电子系统5的控制指令产生占空比为B的第二PWM电源信号，且第一PWM信号S1与第二PWM信号S2的占空比关系满足如下等式

A+B＝1 (1)

占空比决定了风扇的转速，占空比越大则风扇转速越大。

该反相模块42，用于接收第二脉冲宽度调制信号S2，并对该第二脉冲宽度调制信号S2进行反相处理，产生反相信号输出到该第一组风扇包括的风扇52，由该反相信号控制风扇52的运行。也就是反相模块42是一反相器，它将第二信号产生模块41输出的第二脉冲宽度调制信号S2进行反相，并将反相的第二脉冲宽度调制信号输出到风扇52，控制风扇52的转速。如图5所示，当第一脉冲宽度调制信号S1的占空比A为90％时，由上述等式(1)可知第二脉冲宽度调制信号S2的占空比B为10％，该第二脉冲宽度调制信号S2经过反相模块42反相后得到占空比也为90％的脉冲宽度调制信号S3，但是脉冲宽度调制信号S3与第一脉冲宽度调变信号S1相比延迟一时间间隔ΔT1(相当于延迟1/10时间周期T)，也就是第一脉冲调制信号S1由低电位“0”跳为高电位“1”时，脉冲宽度调制信号S3则由高电位“1”变为低电位“0”。如图6所示，当第一脉冲宽度调制信号S1占空比A为50％时，由上述等式(1)可知，第二脉冲宽度调制信号S2的占空比B为50％，经过反相模块42进行反相处理后，得到的脉冲宽度调变信号S3占空比也为50％，但是脉冲宽度调变信号S3与第一脉冲宽度调变信号S1相比延迟一时间间隔ΔT1，即相当于延迟1/2时间周期T。由上所述可知，当第一脉冲宽度调制信号S1的占空比A在0至100％范围内变动时，由上述等式(1)可知第二脉冲宽度调制信号S2的占空比在100％至0范围内变动，再经反相模块42反相后也会得到与第一脉冲宽度调制信号S1占空比A相同的脉冲宽度调制信号S3，由该彼此之间所具有的时间延迟ΔT1的第一脉冲宽度调变信号S1及脉冲宽度调变信号S3分别控制第一组风扇所设的风扇51及风扇52的转速。

该延迟模块43是将第一信号产生模块40输出的第一脉冲宽度调制信号S1延迟一预定的时间间隔ΔT2(例如延迟1/10时间周期T)后，输出一第一延迟信号到第二组风扇所包括的风扇53，由该第一延迟信号控制风扇53进行运行，且可将反相模块42输出的反相信号S5延迟该预订的时间间隔ΔT2后，输出一第二延迟信号到风扇54，由该第二延迟信号控制风扇54进行运行。也就是延迟模块42是具有延迟功能的器件或延迟电路，它是将第一脉冲宽度调制信号S1及该反相信号，即上述脉冲宽度调制信号S3延迟一时间间隔ΔT2后，输出脉冲宽度调制电源(电压或电流)信号S5及S6，令该脉冲宽度调变电源信号S5及S6分别控制该第二组风扇所包括的风扇53及54的转速。

此外，在本发明的其它实施方式中，电子系统5组设的风扇可能是4个以上，例如是6个或8个风扇，且这些风扇是两两组成一风扇组，由本发明的第一信号产生模块及第二信号产生模块产生的PWM信号分别控制其中一组风扇的运行，同时需要增加延迟模块43的个数，分别将该第一信号产生模块及第二信号产生模块产生的PWM信号分别延迟多个时间间隔以延迟输出，借以控制其余风扇组的运行。

为进一步突显本发明的优点及功效，现对本发明进行进一步的详细说明。如图7所示，例如，当上述第一信号产生模块40产生的第一脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation；PWM)信号S1经延迟模块43延迟ΔT2后的脉冲宽度调制信号S5、第二信号产生模块41产生的第二脉冲宽度调制信号S2经反相模块42反相的脉冲宽度调制信号S3以及脉冲宽度调变信号S3经该延迟模块43延迟ΔT2后的脉冲宽度调制信号S6分别控制风扇51、风扇52、风扇53、风扇54等两组风扇，且分别得到如图7所示的与风扇51、风扇52、风扇53、风扇54分别对应的电源(电压或电流)信号101、102、103以及104，由上述可知，因这些脉冲宽度调制信号S1、S3、S5、S6彼此之间具有一定的时间延迟，使得风扇51、风扇52、风扇53、风扇54上产生的电源信号的峰值彼此错开，进而使得施加在这些风扇上的加总电源信号110的幅值不会瞬间剧烈增大，故可避免提供给电子系统5的电源瞬间变小，不会造成电子系统无法正常、稳定的工作。

综上所述，本发的风扇控制系统主要是由第一信号产生模块及第二信号产生模块提供占空比之和为1的第一PWM信号及第二PWM信号，由该第一PWM信号及经反相后的第二PWM信号直接控制第一组风扇中所含的每一风扇进行运行，同时可经由延迟模块延迟一时间间隔的第一PWM信号及反相的第二PWM信号分别控制第二组风扇中所含的每一风扇进行运行。因此，通过本发明的风扇控制系统可将控制该电子系统组设的多个风扇的PWM信号彼此之间产生一定时间间隔的延迟，避免所有控制风扇的PWM信号由低电位跳为高电位时，这些风扇上产生的加总电源信号的峰值瞬间剧增，造成电子系统的电源瞬间过低，导致电子系统无法正常、稳定工作的事情发生。

此外，在本发明中，当该电子系统的风扇增加时，仅需在该风扇控制系统中增设具有不同延迟因子的延迟模块，即可将第一PWM信号及反相后的第二PWM信号延迟输出，对后续增加的风扇进行控制，进而可提高电路设计的弹性。

Claims

1.一种风扇控制系统，应用在组设多个风扇的电子系统中，其特征在于，该风扇控制系统包括：

信号产生模块，至少包括第一信号产生模块及第二信号产生模块，依据该电子系统所发出的控制指令，分别产生第一脉冲宽度调制信号及第二脉冲宽度调制信号，并输出该第一脉冲宽度调制信号到该电子系统组设的第一风扇，由该第一脉冲宽度调制信号控制该第一风扇的运行；

反相模块，是将该第二信号产生模块所输出的第二脉冲宽度调制信号进行反相以产生反相信号，并将反相后信号提供给该电子系统组设的第二风扇，由该反相信号控制该第二风扇的运行；以及

至少一延迟模块，是将第一信号产生模块输出的第一脉冲宽度调制信号以及该反相模块产生的反相信号进行延迟处理，以产生第一延迟信号及第二延迟信号，并将该第一延迟信号及第二延迟信号分别输出到该电子系统组设的第三风扇及第四风扇，由该第一延迟信号及第二延迟信号分别控制该第三风扇及第四风扇的运行。

2.如权利要求1所述的风扇控制系统，其特征在于，该第一脉冲宽度调制信号与该第二脉冲宽度调制信号的占空比之和为1。

3.如权利要求1所述的风扇控制系统，其特征在于，该反相模块是反相电路。

4.如权利要求1所述的风扇控制系统，其特征在于，该反相模块是反相器。

5.如权利要求1所述的风扇控制系统，其特征在于，该延迟模块是延迟电路。

6.如权利要求1所述的风扇控制系统，其特征在于，该延迟模块是延迟器件。

7.如权利要求1所述的风扇控制系统，其特征在于，该第一信号产生模块及第二信号产生模块是脉冲宽度调制信号发生器。

8.如权利要求1所述的风扇控制系统，其特征在于，该电子系统是计算机系统。

9.如权利要求1所述的风扇控制系统，其特征在于，该电子系统是服务器系统。