CN101963150B - 风扇类型检测及调速系统 - Google Patents

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Abstract

一种风扇类型检测及调速系统，包括：一BIOS、第一及第二电源、一控制芯片、一开关电路、一积分电路及一控制电路，BIOS控制控制芯片使得开关电路导通，第一电源提供的电压通过积分电路积分后输出一积分电压信号提供给控制电路，控制电路根据积分电压信号控制第二电源输出一恒定电压给插有一风扇的风扇插座的电源端，控制芯片先后输出第一及第二占空比的PWM信号传送给风扇插座的控制端，并分别测得风扇在所述第一及第二占空比的PWM信号下的第一及第二转速，通过比较第一第一及第二转速之间的差值以判断风扇的类型，并输出变化的电压控制3引脚风扇的转速。本发明风扇类型检测及调速系统可自动检测风扇的类型并控制风扇的转速。

Description

风扇类型检测及调速系统
技术领域
本发明涉及一种风扇类型检测及调速系统，特别涉及一种可检测风扇的类型并控制风扇的转速的系统。
背景技术
随着计算机技术的不断发展，各种发热元件特别是中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)频率的不断提高，相应地其工作时所产生的热量也不断增多，为了及时将热量充分散发，一般会在中央处理器上增加风扇等散热装置。
现有两种常用的风扇，一种是3引脚风扇，它的3个引脚分别是接地引脚、电源引脚和感测引脚。另一种是4引脚风扇，它比3引脚风扇多出一个控制引脚。主机板上也对应4引脚风扇提供了一4端插座，插座的4个端分别为接地端、电源端、感测端和控制端，其既可以插接3引脚风扇也可以插接4引脚风扇。若4引脚风扇插入此插座之后，则在电源端会提供一恒定电压(如+12V)，在控制端由控制芯片提供变化的脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号，4引脚风扇的转速会随着控制端提供的PWM信号的占空比的变化而变化。但如果将3引脚风扇插到此插座上时，则因为电源端仍提供恒定电压，由于3引脚风扇没有控制引脚，使得其转速始终不变，不能自动根据发热元件的温度变化而改变转速。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种能自动检测不同风扇的类型，并根据检测结果选择不同的控制方式控制风扇的转速。
一种风扇类型检测及调速系统，包括：一BIOS、第一及第二电源、一控制芯片、一开关电路、一积分电路及一控制电路，所述控制芯片分别与所述开关电路、所述积分电路及一风扇插座相连，所述开关电路还与所述控制电路相连，所述积分电路还与所述第一电源及所述控制电路相连，所述控制电路还与所述第二电源及所述风扇插座相连，所述BIOS控制所述控制芯片使得所述开关电路截止，所述第一电源提供的电压通过所述积分电路积分后输出一积分电压信号提供给所述控制电路，所述控制电路根据所述积分电压信号控制所述第二电源输出一恒定电压给插有一风扇的风扇插座的电源端，所述控制芯片先后输出第一及第二占空比的PWM信号传送给所述风扇插座的控制端，并分别测得所述风扇在所述第一及第二占空比的PWM信号下的第一及第二转速，若所述风扇的第一及第二转速的比值约等于所述第一及第二占空比的比值，则推断所述风扇为4引脚的风扇，若所述风扇的第一及第二转速大致相等，则推断所述风扇为3引脚的风扇，若所述风扇为3引脚的风扇，所述BIOS控制控制芯片使得开关电路导通，所述控制芯片输出随温度而变化的PWM信号使得所述第一电源提供的电压通过所述积分电路积分后输出积分电压信号提供给所述控制电路，所述控制电路根据所述积分电压控制所述第二电源输出一变化的电压给风扇插座的电源端以控制所述3引脚风扇的转速。
本发明风扇类型检测及调速系统通过所述控制芯片先后输出第一及第二占空比的PWM信号传送给所述风扇插座的控制端，并比较风扇在所述第一及第二占空比的PWM信号下的第一及第二转速来确定风扇的类型。还通过控制电路输出变化的电压控制3引脚风扇的转速。并且所述风扇类型检测及调速系统结构简单、成本较低、工作稳定。
附图说明
图1是本发明风扇类型检测及调速系统的较佳实施方式连接一风扇插座的方框图。
图2是图1的电路图。
具体实施方式
请参考图1，本发明风扇类型检测及调速系统10用于自动检测插接于计算机主板的风扇插座108上的风扇(例如3引脚或4引脚的风扇)的类型，并根据风扇的类型控制风扇的转速，其较佳实施方式包括一基本输入输出系统(Basic Input/Output System，BIOS)60、一控制芯片70、第一电源80、第二电源90、一开关电路100、一积分电路102及一控制电路106。控制芯片70可以为Super I/O芯片、平台控制器(Platform Controller Hub，PCH)等。
BIOS 60可控制控制芯片70输出高电平或低电平。控制芯片70分别与开关电路100、积分电路102及风扇插座108相连。开关电路100还与控制电路106相连，积分电路102还与第一电源80及控制电路106相连。控制电路106还与第二电源90及风扇插座108相连。
当风扇类型检测及调速系统10检测插接于风扇插座108上的风扇的类型时，采用如下的检测方法：BIOS 60控制控制芯片70输出控制信号使得开关电路100导通，第一电源80提供的电压通过积分电路102积分后输出一积分电压信号提供给控制电路106，控制电路106根据此积分电压信号控制第二电源90输出一恒定电压(如12V)给插有风扇的风扇插座108的电源端。然后BIOS 60控制控制芯片70先后输出两相差较大的第一及第二占空比的PWM信号传送给风扇插座108的控制端，并分别测得风扇在第一及第二占空比的PWM信号下的第一及第二转速，若风扇的第一及第二转速的比值大致等于第一及第二占空比的比值，则推断插接于风扇插座108上的风扇为4引脚的风扇，若风扇的第一及第二转速近似相等，则推断插接于风扇插座108上的风扇为3引脚的风扇。例如当PWM信号的占空比为100％时，风扇的转速为3000转/秒，PWM信号的占空比为20％时，风扇的转速为3100转/秒，则可以推断此风扇为3引脚的风扇。反之，若PWM的占空比为20％时，风扇的转速为700转/秒，则可以推断此风扇为4引脚的风扇。
一旦通过接收的转速信号判定插接于风扇插座108上的风扇的类型为4引脚风扇，则会维持原先输出的控制信号不变，使开关电路100仍保持导通。此时，随着发热元件温度变化，控制芯片70会发送占空比变化的PWM信号给风扇插座108的控制端，自动改变风扇的转速。由于4引脚风扇内部已经集成PWM信号控制线路，这里不再赘述。
若判定为3引脚的风扇，则本发明风扇类型检测及调速系统10会对其进行转速控制。其具体控制过程如下：
BIOS 60控制控制芯片70输出控制信号使得开关电路100截止，控制芯片70输出随温度而变化的PWM信号使得第一电源80提供的电压通过积分电路102积分后输出积分电压信号提供给控制电路106，控制电路106根据此积分电压控制第二电源90输出一变化的电压给风扇插座108的电源端以控制风扇的转速。
请再参考图2，开关电路100包括一场效应管Q1。场效应管Q1的栅极连接控制芯片70的控制信号的输出端GPIO，源极接地，漏极连接控制电路106。在本实施方式中，场效应管Q1为一NMOS场效应管，在其他实施方式中，场效应管Q1也可以为其他类型的电开关，例如PNP型三极管等。
积分电路102包括电阻R1、R2及一电容C1。电阻R1连接于第一电源80及控制芯片70的PWM信号输出端P1之间，电阻R2的一端连接控制芯片70的PWM信号输出端P1，电阻R2的另一端通过电容C1接地，还连接控制电路106。在本实施方式中，第一电源80最佳为5V直流电源。
控制电路106包括一放大器U1、一场效应管Q2、电阻R3及R4、一电容C2。放大器U1的反相输入端连接所述电容C1及所述电阻R2之间的节点，放大器U1的同相输入端通过电阻R3接地，还连接场效应管Q1的漏极，还通过电阻R4连接风扇插座108的电源端VCC，放大器U1的输出端OUT连接所述场效应管Q2的栅极，场效应管Q2的源极连接第二电源90，场效应管Q2的漏极连接风扇插座108的电源端VCC，风扇插座108的电源端VCC还通过电容C2接地，风扇插座108的接地端GND接地，风扇插座108的控制端CTL连接控制芯片70的PWM信号输出端P1，风扇插座108的侦测端SEN连接控制芯片的侦测引脚S1。在本实施方式中，第二电源90最佳为12V的直流电源，场效应管Q2为一PMOS场效应管。在其它实施方式中，场效应管Q2也可采用其它类型的电开关，例如NPN型三极管等。在其他实施方式中，电容C2也可以省去。
下面举例说明所述风扇类型检测及调速系统10检测及控制风扇转速的工作过程：
BIOS 60控制控制芯片70在其控制信号的输出端GPIO输出高电平(如3V)的控制信号，场效应管Q1导通，第一电源80提供的电压通过电阻R2及电容C1积分后输出一积分电压提供给放大器U1的反相输入端，放大器U1的输出端OUT输出低电平(如0V)，使得场效应管Q2导通，从而第二电源90输出一恒定电压(如11.8V)给风扇插座108的电源端VCC。然后控制芯片70的PWM信号输出端P1输出PWM信号的占空比为100％，若测得的风扇的转速为3000转/秒，改变PWM信号的占空比为20％时，若测得的风扇的转速为3100转/秒，则可以推断此风扇为3引脚风扇。反之，改变PWM信号的占空比为20％时，若测得的风扇的转速为700转/秒，则可以推断此风扇为4引脚风扇。
若检测的风扇为4引脚风扇，则BIOS 60控制控制芯片70在其控制信号的输出端GPIO输出的控制信号仍保持高电平，控制芯片70会发送占空比变化的PWM信号给风扇插座108的控制端CTL，自动改变4引脚风扇的转速。
若检测的风扇为3引脚风扇，则BIOS 60控制控制芯片70在其控制信号的输出端GPIO输出的控制信号变为低电平，场效应管Q1截止，当控制芯片70输出随温度而变化的离散的数字PWM信号的占空比为10％时，第一电源80提供的电压通过电阻R2及电容C1积分后输出线性平滑的积分电压信号较小(如1.7伏特)，然后输入至所述放大器U1的反相输入端，所述放大器U1的输出端OUT输出的电压较大(如11.2伏特)，则所述场效应管Q2的栅极和源极之间的电压差较小，所述场效应管Q2导通程度较小，则第二电源90通过所述场效应管Q2后输出给风扇的电压较小(如5.8伏特)，从而使得风扇保持低速运转。若控制芯片70输出的离散的数字PWM信号的占空比较大(如80％)，第一电源80提供的电压通过电阻R2及电容C1积分后输出线性平滑的积分电压信号也较大(如10.2伏特)，然后输入至所述放大器U1的反相输入端，所述放大器U1的输出端OUT输出的电压与PWM信号的占空比为10％时相比较小(如10.1伏特)，则所述场效应管Q2的栅极和源极之间的电压差较大，所述场效应管Q2导通程度较大，则第二电源90通过所述场效应管Q2后输出给风扇的电压较高(如11.3伏特)，从而使得风扇保持高速运转。
本发明风扇类型检测及调速系统10能自动检测到风扇的类型，并根据检测结果选择不同的控制方式控制风扇的转速，并且所述风扇类型检测及调速系统结构简单、成本较低、工作稳定。

Claims (7)

1.一种风扇类型检测及调速系统，包括：一BIOS、第一及第二电源、一控制芯片、一开关电路、一积分电路及一控制电路，所述控制芯片分别与所述开关电路、所述积分电路及一风扇插座相连，所述开关电路还与所述控制电路相连，所述积分电路还与所述第一电源及所述控制电路相连，所述控制电路还与所述第二电源及所述风扇插座相连，所述BIOS控制所述控制芯片使得所述开关电路截止，所述第一电源提供的电压通过所述积分电路积分后输出一积分电压信号提供给所述控制电路，所述控制电路根据所述积分电压信号控制所述第二电源输出一恒定电压给插有一风扇的风扇插座的电源端，所述控制芯片先后输出第一及第二占空比的PWM信号传送给所述风扇插座的控制端，并分别测得所述风扇在所述第一及第二占空比的PWM信号下的第一及第二转速，若所述风扇的第一及第二转速的比值约等于所述第一及第二占空比的比值，则推断所述风扇为4引脚的风扇，若所述风扇的第一及第二转速大致相等，则推断所述风扇为3引脚的风扇，若所述风扇为3引脚的风扇，所述BIOS控制控制芯片使得开关电路导通，所述控制芯片输出随温度而变化的PWM信号使得所述第一电源提供的电压通过所述积分电路积分后输出积分电压信号提供给所述控制电路，所述控制电路根据所述积分电压控制所述第二电源输出一变化的电压给风扇插座的电源端以控制所述3引脚风扇的转速。
2.如权利要求1所述的风扇类型检测及调速系统，其特征在于：所述开关电路包括一场效应管，所述场效应管的栅极连接所述控制芯片，所述场效应管的源极接地，所述场效应管的漏极连接所述控制电路。
3.如权利要求1所述的风扇类型检测及调速系统，其特征在于：所述积分电路包括第一及第二电阻及一电容，所述第一电阻连接于所述第一电源及所述控制芯片的PWM信号输出端之间，所述第二电阻的一端连接所述PWM信号输出端，所述第二电阻的另一端通过所述电容接地，还连接所述控制电路。
4.如权利要求1所述的风扇类型检测及调速系统，其特征在于：所述控制电路包括一放大器及一电开关，所述放大器的反相输入端连接所述积分电路，所述放大器的同相输入端通过一电阻接地，还连接所述开关电路，还通过一电阻连接所述风扇插座的电源端，所述放大器的输出端连接所述电开关的第一端，所述电开关的第二端连接所述第二电源，所述电开关的第三端连接所述风扇插座的电源端，所述风扇插座的接地端接地，所述风扇插座的控制端连接所述控制芯片的PWM信号输出端，所述风扇插座的侦测端连接所述控制芯片，当所述控制芯片的PWM信号输出端输出随温度而变化的第一占空比的PWM信号，所述电开关导通程度较小，则所述第二电源通过所述电开关后输出给所述风扇的电压较小，从而使得所述风扇保持低速运转，若所述控制芯片输出第二占空比的PWM信号，所述第二占空比大于所述第一占空比，所述电开关导通程度较大，则所述第二电源通过所述电开关后输出给所述风扇的电压较高，从而使得所述风扇保持高速运转。
5.如权利要求4所述的风扇类型检测及调速系统，其特征在于：所述控制电路还包括一电容，所述电容连接于所述风扇插座的电源端及地之间。
6.如权利要求4所述的风扇类型检测及调速系统，其特征在于：所述电开关为一场效应管，所述电开关的第一端、第二端及第三端分别为所述场效应管的栅极、源极和漏极。
7.如权利要求1所述的风扇类型检测及调速系统，其特征在于：所述控制芯片为一Super I/O芯片或一平台控制器。
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