CN101430589B - 风扇转速控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风扇转速控制装置包括管理选择模块、第一及第二缓冲器、电阻、晶体管及开关。风扇转速控制装置为依据主板是否支持基板管理控制器的系统，选择性地采用序列输入及输出界面或者基板管理控制器的指示信号来指示开机状态。当开机瞬间时，风扇转速控制装置即控制风扇以最低速运转，避免因电源供应器的输出功率不足而造成系统当机。当系统稳定运作时，则依据一脉宽调制信号来控制风扇的转速。

Description

风扇转速控制装置

技术领域

本发明是关于一种风扇转速控制装置，且特别是关于一种于开机瞬间时，控制风扇以最小转速运转的装置。

背景技术

随着科技的进步，能够提供文书处理、网页浏览、即时通讯等多种功能的笔记本电脑或是桌面电脑已成为现代人生活上不可或缺的工具之一。而电脑在运作的同时会产生废热，为了避免废热影响到电脑运作的效能，通常会在电脑的机壳中或是在电脑中央处理单元的上头配设风扇，以排放废热。

传统的风扇为针对最严苛的环境条件(worst case)而设计，也就是说当风扇按其最高功率运作时，必须能够有效地将电子装置降温至一定的安全温度范围内。图1绘示为传统风扇转速控制装置的部分电路图。请参照图1，近几年来，许多厂商于基板嵌入一主控芯片，称为基板管理控制器(baseboard managementcontrol)110，来主管电脑机壳内监控系统的各式运作。基板管理控制器110与机壳(chassis)内的各感测器电性连接，其接收包含中央处理器电压与温度、环境温度、风扇转速等各种感测信息。因此，基板管理控制器110便依据所感测的信息来控制脉宽调制信号FAN_PWM的责任周期(duty cycle)，从而控制风扇120的转速大小。

一般而言，基板管理控制器110外部电路会加上一缓冲器130，此缓冲器130通常为以开漏极(open drain)的互补金氧半导体(Complementary Metal-OxideSemiconductor，CMOS)实现之。当开机瞬间时，基板管理控制器110可能还未被供电，或者脉宽调制信号FAN_PWM未被使能。因此，缓冲器130的输出端会提供具有逻辑高电平(即电源电压Vcc)的信号来控制风扇120以最大转速运行。等开机经过一段时间，脉宽调制信号FAN_PWM被使能，且具有足够的驱动能力时，风扇120转速的大小便会受控于脉宽调制信号FAN_PWM的责任周期。

然而，电脑机壳内并非仅存有单一风扇，而且开机瞬间电脑内许多元件于也会以最大值来运行。倘若，这些风扇于开机瞬间以全速运转，便很有可能因电源供应器瞬间输出功率不足，而造成系统当机。

发明内容

本发明提供一种风扇转速控制装置，其能于开机瞬间时，控制风扇以最小转速运转，且当系统稳定运作时，则依据一脉宽调制信号来控制风扇的转速。另外，此风扇转速控制装置亦考虑到主板可支持不同版本的系统，采用基板管理控制器或者序列输入及输出介面来控制风扇的转速。

本发明提出一种风扇转速控制装置，适于控制一风扇的转速，且此风扇转速控制装置包括管理选择模块、第一及第二缓冲器、电阻、晶体管、开关及管理控制单元。管理选择模块依据一主板是否支持一基板管理控制器的系统，选择性地输出序列输入及输出界面或者基板管理控制器的指示信号，其中指示信号指示一开机状态。第一缓冲器的第一电源端及第二电源端分别耦接第一电压及第二电压，第一缓冲器的输入端接收一脉宽调制信号，且第一缓冲器的输出端产生一控制信号给风扇。电阻的第一端及第二端分别耦接第一缓冲器的第一电源端及输出端。开关耦接管理选择模块，其依据指示信号的电平，决定传送指示信号至晶体管的控制端或者晶体管的第一端，其中晶体管的第二端耦接第二电压。第二缓冲器的第一电源端及第二电源端分别耦接第一电压及第二电压，且第二缓冲器的输入端及输出端分别耦接晶体管的第一端及第一缓冲器的输出端。管理控制单元传送脉宽调制信号，其中管理控制单元为序列输入及输出介面或者基板管理控制器。当主板不支持基板管理控制器的系统时，管理选择模块输出序列输入及输出介面的指示信号，且当主板支持基板管理控制器的系统时，管理选择模块输出基板管理控制器的指示信号

上述的风扇转速控制装置，在一实施例中，指示信号的电平为逻辑高电平时，开关将指示信号传送至晶体管的控制端以使晶体管导通，且当指示信号的电平为逻辑低电平时，开关将指示信号传送至晶体管的第一端。

本发明采用管理选择模块的架构，藉以依据主板的支持状态，选择由序列输入及输出介面或者由基板管理控制器来控制风扇的转速。当开机瞬间时，依据指示信号的电平，透过开关将指示信号传送至晶体管的控制端使晶体管导通，或者将指示信号传送至晶体管的第一端，进而控制晶体管的第一端电位，并透过第二缓冲器的输出端控制风扇的转速。当系统稳定运作时，风扇的转速便透过第一缓冲器而受控于脉宽调制信号。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，幷配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1绘示为传统风扇转速控制装置的部分电路图。

图2绘示为本发明的一实施例的风扇转速控制装置的电路图。

图3绘示为本发明的一实施例的风扇转速控制装置。

具体实施方式

图2绘示为本发明的一实施例的风扇转速控制装置的电路图。请参照图2，风扇转速控制装置200包括管理控制单元210、管理选择模块230、第一缓冲器240、第二缓冲器250、电阻R1、开关S1及晶体管T1。在此假设主板支持基板管理控制器的系统，则本实施例的管理控制单元210为基板管理控制器(baseboard management control，BMC)，亦即管理控制单元210依据所收集到的感测信息，产生脉宽调制信号PWM来控制风扇220的转速。倘若主板不支持基板管理控制器的系统，则管理控制单元210为一般的序列输入及输出(serial input and output，SIO)介面，也就是透过序列输入及输出介面来控制风扇220的转速。

管理选择模块230依据主板是否支持基板管理控制器的系统，选择性地输出序列输入及输出介面(SIO)或者基板管理控制器(BMC)的指示信号IND，而此指示信号IND为指示一开机状态。第一缓冲器240的第一电源端及第二电源端分别耦接第一电压(例如：电源电压Vcc)及第二电压(例如：接地电压GND)，第一缓冲器240的输入端接收脉宽调制控制信号PWM，且第一缓冲器240的输出端产生控制信号CON给风扇220。电阻R1的第一端及第二端分别耦接第一缓冲器240的第一电源端及输出端。

开关S1耦接管理选择模块230，其依据指示信号IND的电平，而决定传送指示信号IND至晶体管T1的控制端或者晶体管T1的第一端，其中晶体管T1的第二端耦接第二电压。第二缓冲器250的第一电源端及第二电源端分别耦接第一电压及第二电压，且第二缓冲器250的输入端及输出端分别耦接晶体管T1的第一端及第一缓冲器240的输出端。

本实施例所采用的第一缓冲器240及第二缓冲器250例如为产品编号74LCX07的集成电路(integrated circuit，IC)内部的缓冲器。此集成电路内部具有六个缓冲器。这些缓冲器的输入端接收逻辑高电平的信号时，其输出端会产生高阻抗(high impedence)的信号，而当这些缓冲器的输入端接收逻辑低电平的信号时，其输出端会产生逻辑低电平的信号。一般而言，具有缓冲器的集成电路为主板上已有的资源，本实施例充分利用此集成电路的缓冲器，来设计可控制风扇于开机瞬间以最小转速运转的电路。

本实施例考虑主板可支持不同版本的系统的情况。倘若主板支持基板管理控制器的系统，则基板管理控制器的指示信号通常被使能为逻辑高电平，或者被使能逻辑低电平二者其中之一。然而，在主板不支持基板管理控制器的系统的情况下，序列输入及输出介面的指示信号的电平为不明确的。因此，在开机瞬间，本实施例以指示信号的电平可为逻辑高电平，以及逻辑低电平来进行探讨。

当开机瞬间，指示信号IND为逻辑高电平“1”时，开关S1将指示信号IND传送至晶体管T1的控制端，使晶体管T1导通，其中晶体管T1为一NPN双载子接面晶体管(bipolar junction transistor，BJT)。由于晶体管T1导通，晶体管T1的第一端的电压信号被拉低至具有逻辑低电平“0”的接地电压GND，且晶体管T1第一端的电压信号透过第二缓冲器250被传送至风扇220。当晶体管T1第一端的电压信号持续为逻辑低电平时，即能控制风扇以最小转速运转。

当开机瞬间指示信号IND为逻辑低电平“0”时，开关S1将指示信号IND传送至晶体管T1的第一端。此时，晶体管T1第一端的电压信号为逻辑低电平的信号，因此透过第二缓冲器250传送至风扇220以控制风扇以最小转速运转。

值得注意的是，虽然于开机瞬间时，第一缓冲器240的输出端会提供具有逻辑高电平的控制信号CON(即电源电压Vcc)至风扇220，但于此时第二缓冲器250的输出端的驱动能力较强于第一缓冲器240的输出端，所以能控制风扇220以最小转速运转。

当系统稳定运作时，管理控制单元210已能正常地提供脉宽调制信号PWM至第一缓冲器240的输入端，并且透过第一缓冲器240产生控制信号CON至风扇220。此时，第一缓冲器240输入端的驱动能力强于第一缓冲器240输出端所耦接的电源电压Vcc，以及第二缓冲器250输出端的信号，因此风扇220的转速便依据脉宽调制信号PWM的责任周期而有所变化。

图3绘示为本发明一实施例的风扇转速控制装置。本实施例考虑到机壳内具有多组风扇的情况，另设计一风扇转速控制装置。请参照图2与图3，实施例图3与实施例图2不同之处在于还加入了第一缓冲器341及第二缓冲器342，来控制风扇321。第一缓冲器341的输入端接收管理控制单元310所传送的脉宽调制信号PWM2，幷于其输出端产生控制信号CON2至风扇321。第二缓冲器351的输入端及输出端分别耦接晶体管T1的第一端及第一缓冲器341的输出端。当开机瞬间时，透过如上述实施例图2中开关S1的运作说明，第二缓冲器351于其输出端产生逻辑低电平的信号，以控制风扇321以最小转速运转。当系统正常运作时，透过第一缓冲器341，风扇321的转速便受控于脉宽调制信号PWM2。

综上所述，上述实施例考虑到主板可以支持不同版本的系统的情况，当主板支持基板管理控制器的系统时，则由基板管理控制器来控制风扇的转速。反之，则由一般的序列输入及输出介面来控制风扇的转速。另外，由于序列输入及输出介面的指示信号于开机瞬间为不详，因此上述实施例便依据指示信号的电平来切换开关，确保于开机瞬间时，晶体管的第一端为逻辑低电平，进而透过第二缓冲器控制风扇以最小转速运转。如此一来，可以避免以往于开机瞬间时，风扇因全速运转，使电源供应器输出功率不足而造成系统当机的问题，以及噪音问题。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。

Claims (3)

1.一种风扇转速控制装置，适于控制一风扇的转速，包括：

一管理选择模块，依据一主板是否支持一基板管理控制器的系统，选择性地输出一序列输入及输出界面或者该基板管理控制器的一指示信号，其中该指示信号指示一开机状态；

一第一缓冲器，具有第一电源端、第二电源端、输入端及输出端，其第一电源端耦接一第一电压，其第二电源端耦接一第二电压，其输入端接收一脉宽调制信号，其输出端产生一控制信号给该风扇；

一电阻，具有第一端及第二端，其第一端耦接该第一缓冲器的第一电源端，其第二端耦接该第一缓冲器的输出端；

一晶体管，具有控制端、第一端及第二端，其第二端耦接该第二电压；

一开关，耦接该管理选择模块，依据该指示信号的电平，决定传送该指示信号至该晶体管的控制端或者该晶体管的第一端；

一第二缓冲器，具有第一电源端、第二电源端、输入端及输出端，其第一电源端耦接该第一电压，其第二电源端耦接该第二电压，其输入端耦接该晶体管的第一端，其输出端该第一缓冲器的输出端；以及

管理控制单元，传送该脉宽调制信号，其中该管理控制单元为该序列输入及输出介面或者该基板管理控制器，

其中当该主板不支持该基板管理控制器的系统时，该管理选择模块输出该序列输入及输出介面的该指示信号，且当该主板支持该基板管理控制器的系统时，该管理选择模块输出该基板管理控制器的该指示信号。

2.如权利要求1所述的风扇转速控制装置，其特征在于，该指示信号的电平为逻辑高电平时，该开关将指示信号传送至该晶体管的控制端以使该晶体管导通，且当该指示信号的电平为逻辑低电平时，该开关将指示信号传送至该晶体管的第一端。

3.如权利要求1所述的风扇转速控制装置，其特征在于，该第一电压为一电源电压，且该第二电压为一接地电压。

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