CN101813097B - 风扇控制装置及其风扇模块 - Google Patents

风扇控制装置及其风扇模块 Download PDF

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Abstract

本发明是一种风扇控制装置及其风扇模块，该风扇控制装置包括一主控制器及一风扇模块，其中该风扇模块具有一马达线圈、一脉宽调变驱动电路、一连接接口及一风扇监控器，其中该连接接口包括一控制接脚、一错误回报接脚、一电源接脚及一接地接脚，该风扇监控器电连接该脉宽调变驱动电路以使马达线圈通电，而驱动风扇模块运转，该风扇监控器于完成控制命令的接收后，发出一确认接收信号予该主控制器，供主控制器判断控制命令是否由风扇监控器正确地接收；如此一来，若信号传输过程中受到干扰，该主控制器将因风扇监控器的回应而得知，并重新发送控制命令，藉此抵抗噪声的干扰。

Description

风扇控制装置及其风扇模块
技术领域
本发明关于一种风扇控制装置及其风扇模块，尤指一种易于调整转速的风扇控制装置及其风扇模块。
背景技术
电脑已是今日人们常用的电子装置，且大多数电脑每天都要处理许多的数据运算，然而处理数据较多时，电脑内中央处理单元(Central Processing Unit，简称CPU)必会产生高热，故电脑内一般会在CPU上设置风扇以对CPU散热。
由于CPU及风扇模块多设于电脑机壳中，故一般并无法得知风扇模块是否顺利运转，为解决此问题，请参阅图4所示，目前的电脑主机板40上多会进一步装设一硬件状态监测(Hardware Monitor)芯片42，并搭配使用一种变速风扇模块，该变速风扇模块由该硬件状态监测芯片42发出脉宽调变信号控制转速，当欲调整风扇模块的转速时，由电脑主机板40上一主控制器41，例如南桥芯片，发出控制命令予该硬件状态监测芯片42，令该硬件状态监测芯片42改变其发出的脉宽调变信号的脉宽；又该风扇模块30具有一脉宽调变驱动电路31、一连接接口32、一马达线圈33以及一风扇转速监测计34，其中该马达线圈33依风扇模块30的设计可为定子或转子上的线圈，而该风扇转速监测计34可为一编码器(encoder)，又该连接接口32包括一脉宽调变接脚(PWM)、一转速监测接脚(TachOut)、一电源接脚(VCC)及一接地接脚(GND)，该电源接脚(VCC)及接地接脚(GND)则电连接电脑主机板40，以由电源供应器(图中未示)取得工作电源，而该脉宽调变接脚(PWM)和转速监测接脚(Tach Out)电连接该硬件状态监测芯片42；此外，该脉宽调变驱动电路31与风扇模块30的马达线圈33和该脉宽调变接脚(PWM)电连接，当该脉宽调变驱动电路31通过该脉宽调变接脚(PWM)接收来自该硬件状态监测芯片42所发出的脉宽调变信号时，即依该脉宽调变信号控制该马达线圈33的电流大小及方向，进而驱动风扇模块30运转。又该转速监测接脚(Tach Out)会将目前转速信号传送至硬件状态监测芯片42，由硬件状态监测芯片42根据转速信号计算出风扇模块30的实际转速，以作为控制风扇转速的依据。
然而目前散热一直是电子产品的主要课题，尤其是较大型的系统，往往需要装设多个风扇模块加以散热，但是依据上述作法，必须由主控制器41单方向的发出脉宽调变信号予风扇模块30，风扇模块30并不会告知主控制器41所接收到的脉宽调变正确与否，加上在需要驱动多个风扇模块30的应用下，脉宽调变信号的走线往往较长，因此容易受到干扰，一旦脉宽调变信号受到干扰，将导致控制风扇30的转速不稳定，且主控制器41无法加以监测。
发明内容
为解决传输信号时容易受到干扰，导致风扇转速不稳定的缺点，本发明的主要目的在提供一种风扇控制装置及其风扇模块，其可避免信号的传输受到干扰，使风扇的转速维持稳定。
为达成前述目的所采取的主要技术手段为，提供一种风扇控制装置，包括一主控制器及一风扇模块，其中该主控制器设于一电路板上，并发出一控制命令，而该风扇模块具有：
一马达线圈；
一连接接口，包括一控制接脚、一错误回报接脚、一电源接脚及一接地接脚，其中该控制接脚电连接该主控制器以取得该控制命令，该错误回报接脚电连接该主控制器，而该电源接脚及接地接脚则供取得风扇模块运转所需的工作电源；
一脉宽调变驱动电路，电连接该马达线圈，供改变该马达线圈的电流大小或方向，进而驱动风扇模块运转，又该脉宽调变驱动电路电连接该连接接口中的电源接脚及接地接脚以取得工作电源；
一风扇监控器，电连接该连接接口及该脉宽调变驱动电路，以由该电源接脚及接地接脚以取得工作电源，以及由该控制接脚取得该控制命令，又该风扇监控器依该控制命令调整输出予该脉宽调变驱动电路的脉宽调变信号，并于完成控制命令的接收后，通过该连接接口的该控制接脚发出一确认接收(acknowledge)信号予该主控制器，供主控制器判断控制命令是否由风扇监控器正确地接收。
提供一种风扇模块，具有：
一马达线圈；
一连接接口，包括一控制接脚、一错误回报接脚、一电源接脚及一接地接脚，其中该控制接脚供取得控制命令，而该电源接脚及接地接脚则供取得风扇模块运转所需的工作电源；
一脉宽调变驱动电路，电连接该马达线圈，供改变该马达线圈的电流大小或方向，进而驱动风扇模块运转，又该脉宽调变驱动电路电连接该连接接口中的电源接脚及接地接脚以取得工作电源；
一风扇监控器，电连接该连接接口及该脉宽调变驱动电路，以由该电源接脚及接地接脚以取得工作电源，以及由该控制接脚取得控制命令，又该风扇监控器依该控制命令调整输出予该脉宽调变驱动电路的脉宽调变信号，并于完成控制命令的接收后，通过该连接接口的该控制接脚发出一确认接收信号。
利用上述技术手段，由于该风扇监控器与主控制器可达到双向通讯，因此主控制器可依据风扇监控器的回应确认控制命令是否确实被接收，如此一来，若信号传输过程中受到干扰，该主控制器将因风扇监控器的回应而得知，并重新发送控制命令，藉此抵抗噪声的干扰，维持传输控制命令的正确性，令风扇的转速可维持稳定。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的风扇的外观图；
图2为本发明一较佳实施例的功能方块图；
图3为本发明一较佳实施例中一主控制器所发出一完整控制命令的时序图；
图4为现有变速风扇和电脑主机板的功能方块图。
附图标记说明：
10-主控制器；101-电路板；20-风扇模块；201-马达线圈；202-风扇转速监测计；21-连接接口；22-脉宽调变驱动电路；23-风扇监控器；30-风扇模块；31-脉宽调变驱动电路；32-连接接口；33-马达线圈；34-风扇转速监测计；40-电脑主机板；41-主控制器；42-硬件状态监测芯片。
具体实施方式
关于本发明散热装置的一较佳实施例，请参阅图1与图2所示，包括一主控制器10及一风扇模块20。
上述主控制器10设于一电路板101上，并发出一控制命令，在本实施例中，以一般用于电脑的散热装置举例，而该电路板101即是电脑主机板。
请配合参阅图2所示，上述风扇模块20具有一马达线圈201、一风扇转速监测计202、一连接接口21、一脉宽调变驱动电路22及一风扇监控器23。
该连接接口21供插设于该电路板101上的插头，而与该电路板101电连接，又该连接接口21包括：
一控制接脚(Rx/A)，电连接该主控制器10以取得该控制命令；
一错误回报接脚(BLWR_FLT)，电连接该主控制器10；
一电源接脚(VCC)及一接地接脚(GND)，通过电路板101电连接一电脑电源供应器(图中未示)，以取得风扇模块20运转所需的工作电源。
该脉宽调变驱动电路22电连接该马达线圈201，供改变该马达线圈201的电流大小或方向，进而驱动风扇模块20运转，并电连接该连接接口21中的电源接脚(VCC)及接地接脚(GND)以取得工作电源。
该风扇监控器23电连接该连接接口21、风扇转速监测计202及该脉宽调变驱动电路22，以由该电源接脚(VCC)及接地接脚(GND)以取得工作电源，并由该控制接脚(Rx/A)取得该控制命令，又该风扇监控器23依该控制命令调整输出予该脉宽调变驱动电路22的脉宽调变信号，藉此令该脉宽调变驱动电路22调整风扇模块20的转速；此外，该风扇监控器23另可通过该风扇转速监测计202计算出风扇模块20的转速，当该风扇监控器23所算出的转速不正常时，该风扇监控器23即通过该错误回报接脚(GLWR_FLT)发出一错误信息予该主控制器10。
此外，于本实施例中，该风扇监控器23进一步具备通过该控制接脚(Rx/A)发出确认接收(acknowledge)信号回应予主控制器10的能力，，供主控制器10判断控制命令是否由风扇监控器23正确地接收，且风扇监控器23内部可储存有一转速上限(High Threshold)值和一转速下限(Low Threshold)值，又该主控制器10进一步具备在发出该控制命令后等待收取确认接收信号的能力，而该控制命令的数据结构包括四个字节(byte)的数据，其中第一个字节供填入地址(Address)数据，第二个字节供填入命令设定(Set Command)数据，第三个字节供填入命令(Command)数据，第四个字节则供填入校验码(Checksum)数据，其中该地址数据供选择所欲控制的风扇模块20编号，该命令设定数据供选择所欲对应风扇监控器23执行的动作，该命令数据供选择所欲对应风扇监控器23执行动作时所写入的数据，该校验码数据供校验所其他三个字节所填入数据是否正确用。
请进一步参阅图3所示，该主控制器10依序发送地址数据、命令设定数据、命令数据及校验码数据至风扇监控器23，其中各数据的发送间隔时间(Tbb)为20毫秒，当该风扇监控器23取得所有数据后，随即验算所接收的地址数据、命令设定数据及命令数据是否符合校验码数据，若符合，则通过控制接脚(Rx/A)随即回复一确认接收信号予该主控制器10，例如设定控制接脚(Rx/A)的电压位准为高位准(High)，此时该风扇监控器23则作为数据发送端，而该主控制器10则作为数据接收端；反之，则风扇监控器23不发出确认接收信号，例如设定控制接脚(Rx/A)的电压位准为低位准(Low)。该主控制器10发送校验码数据后并等待一回应时间(Trs)2毫秒，接着校验后续的接收确认时间(Tack)10毫秒内是否收取确认接收信号，若有收取确认接收信号即表示风扇监控器23已收到正确的控制命令，因此该主控制器10通过确认接收该风扇监控器23所发出的确认接收信号，即可得知风扇监控器23是否已正确接收到来自主控制器10的正确控制命令，若在传输过程中有信号干扰的情形发生，使该风扇监控器23接收到错误的控制命令，则风扇监控器23将不会发出确认接收信号，令主控制器10可即时得知信号传输发生错误而重传控制命令，直到风扇监控器23正确接收为止。
又当该风扇监控器23计算出风扇模块20的转速后，旋即将之与该转速上限值和转速下限值进行比较，该风扇监控器23所做出的回应可为：
1.若风扇模块20的转速高于转速上限值或低于转速下限值时，该风扇监控器23通过错误回报接脚(BLWR_FLT)发出一高位准信号，若转速正常时，该风扇监控器23则通过错误回报接脚(BLWR_FLT)发出的一低位准信号；或
2.若风扇模块20的转速高于转速上限值时，该风扇监控器23通过错误回报接脚(BLWR_FLT)发出一高位准信号，若低于转速下限值，该风扇监控器23则通过错误回报接脚(BLWR_FLT)发出的一低位准信号，若转速正常时，则该风扇监控器23不通过错误回报接脚(BLWR_FLT)发出信号。
如此一来，该主控制器10可依据错误回报接脚(BLWR_FLT)的准位状态，进行适当的处置，例如闪灯或发出警告信号等。当然，也可设计令风扇监控器23可通过错误回报接脚(BLWR_FLT)回传风扇模块20的转速数值作为回传信号。
再者，以下以实际的举例说明该主控制器10如何控制该风扇监控器23改变风扇模块20的转速或改变内存的转速上限值和转速下限值：
例1：若欲改变风扇模块20的转速，使用者可通过程序操作该主控制器10发出一控制命令，其中该地址数据为0x00，其代表此控制命令中的命令设定数据和命令数据用以控制编号0的风扇模块20，该命令设定数据为0x54，其代表要修改风扇模块20转速，该命令数据为0x99，以00H-FFH对应0％-100％转速为例，故0x99代表将风扇模块20转速改为最大值的60％。
例2：若欲改变风扇模块20的转速下限值，使用者可通过程序操作该主控制器10发出一控制命令，其中该地址数据为0x01，其代表此控制命令中的命令设定数据和命令数据用以控制编号1的风扇模块20，该命令设定数据为0x4C，其代表要修改该转速下限值，该命令数据为0x5A，以1bit表示40转/分钟(rpm)为例，0x5A代表将风扇模块20转速下限值改为每分钟3600转。
由上述可知，因该风扇监控器23具备送出脉宽调变信号及计算风扇模块20转速的能力，并可通过连接接口21的控制接脚(Rx/A)与主控制器10达到双向通讯，如此一来，若控制命令在传输的过程中遭到干扰，则该主控制器10可依据风扇监控器23的回应确认控制命令是否确实被接收，藉此抵抗外部噪声的干扰；此外，在主控制器10所设的电路板101上也毋须如习用般设置硬件状态监测芯片，如此一来，若该电路板101为电脑主机板，则电脑主机板制造商可省去设置硬件状态监测芯片、其周边电路以及布线设计的成本，且电脑主机板也可省下硬件状态监测芯片及其周边电路所占去的空间，因而得以将电脑主机板的体积缩小。
以上具体实施方式仅为本发明的较佳实施例，其对本发明而言是说明性的，而非限制性的。本领域的技术人员在不超出本发明精神和范围的情况下，对之进行变换、修改甚至等效，这些变动均会落入本发明的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种风扇控制装置，包括一主控制器及一风扇模块，其特征在于，该主控制器设于一电路板上，并发出一控制命令，而该风扇模块具有：
一马达线圈；
一连接接口，包括一控制接脚、一错误回报接脚、一电源接脚及一接地接脚，其中该控制接脚电连接该主控制器以取得该控制命令，该错误回报接脚电连接该主控制器，而该电源接脚及接地接脚则供取得该风扇模块运转所需的工作电源；
一脉宽调变驱动电路，电连接该马达线圈，供改变该马达线圈的电流大小或方向，进而驱动风扇模块运转，又该脉宽调变驱动电路电连接该连接接口中的电源接脚及接地接脚以取得工作电源；
一风扇监控器，电连接该连接接口及该脉宽调变驱动电路，以由该电源接脚及接地接脚以取得工作电源，以及由该控制接脚取得该控制命令，又该风扇监控器依该控制命令调整输出予该脉宽调变驱动电路的脉宽调变信号，并于完成控制命令的接收后，通过该连接接口的该控制接脚发出一确认接收信号予该主控制器，供主控制器判断控制命令是否由风扇监控器正确地接收。
2.如权利要求1所述的风扇控制装置，其特征在于，该风扇模块进一步包括一风扇转速监测计，而该风扇监控器进一步电连接该风扇转速监测计，以计算该风扇模块的转速，当测得转速不正常时，该风扇监控器即通过该错误回报接脚发出一错误信息予该主控制器。
3.如权利要求2所述的风扇控制装置，其特征在于，该风扇监控器进一步储存有一转速上限值，当该风扇监控器所监测的风扇转速高于该转速上限值时，该风扇监控器通过错误回报接脚即发出错误信息予该主控制器。
4.如权利要求2所述的风扇控制装置，其特征在于，该风扇监控器进一步储存有一转速下限值，当该风扇监控器所监测的风扇转速低于该转速下限值时，该风扇监控器即通过错误回报接脚发出错误信息予该主控制器。
5.如权利要求3或4所述的风扇控制装置，其特征在于，该风扇监控器发出一高位准信号作为错误信息。
6.如权利要求4所述的风扇控制装置，其特征在于，该风扇监控器发出一低位准信号作为错误信息。
7.如权利要求2至4中任一项所述的风扇控制装置，其特征在于，当该风扇监控器所监测的风扇模块转速不正常时，该风扇监控器即将所测得的风扇模块的转速作为错误信息回传予该主控制器。
8.如权利要求1至4中任一项所述的风扇控制装置，其特征在于，该控制命令包括四个字节的数据，其中：
第一个字节供填入地址数据，供选择所欲控制的风扇模块的编号；
第二个字节供填入命令设定数据，供选择所欲对应风扇监控器执行的动作；
第三个字节供填入命令数据，供选择所欲对应风扇监控器执行动作时所写入的数据；
第四个字节则供填入校验码数据，供校验所其他三个字节所填入数据是否正确用。
9.一种风扇模块，其特征在于，具有：
一马达线圈；
一连接接口，包括一控制接脚、一错误回报接脚、一电源接脚及一接地接脚，其中该控制接脚供取得控制命令，而该电源接脚及接地接脚则供取得风扇模块运转所需的工作电源；
一脉宽调变驱动电路，电连接该马达线圈，供改变该马达线圈的电流大小或方向，进而驱动风扇模块运转，又该脉宽调变驱动电路电连接该连接接口中的电源接脚及接地接脚以取得工作电源；
一风扇监控器，电连接该连接接口及该脉宽调变驱动电路，以由该电源接脚及接地接脚以取得工作电源，以及由该控制接脚取得控制命令，又该风扇监控器依该控制命令调整输出予该脉宽调变驱动电路的脉宽调变信号，并于完成控制命令的接收后，通过该连接接口的该控制接脚发出一确认接收信号。
10.如权利要求9所述的风扇模块，其特征在于，进一步包括一风扇转速监测计，其中该风扇监控器进一步电连接该风扇转速监测计，以测该风扇模块的转速，当测得转速不正常时，该风扇监控器即通过该错误回报接脚发出一错误信息。
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