CN102419625A

CN102419625A - 散热系统和风扇控制装置

Info

Publication number: CN102419625A
Application number: CN2011104600561A
Authority: CN
Inventors: 陈佳; 夏嵩; 李华; 王卫钢
Original assignee: Dawning Information Industry Co Ltd
Current assignee: Dawning Information Industry Co Ltd
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2012-04-18

Abstract

本发明公开了一种散热系统和风扇控制装置，其中，该系统包括：电源；风扇，直接接受电源的供电；风扇控制装置，用于将控制信号提供给风扇，并从风扇采集转速信号，其中，控制信号用于控制风扇的转速，转速信号用于表示风扇的转速。本发明通过由系统电源直接为风扇供电，能够降低主板的供电负担，避免了主板上风扇控制部分和其他部分相互影响的问题，提高系统的可靠性，改善了系统的稳定性和安全性。

Description

散热系统和风扇控制装置

技术领域

本发明涉及计算机领域，并且特别地，涉及一种散热系统和风扇控制装置。

背景技术

服务器散热主要采用的方式是风扇，风扇散热的方式直接，并且也比较简单且有效。一般服务器机箱中的系统风扇，均需要主板上相应数量的风扇连接器对应连接，从而提供风扇运转的电源与控制。

目前，对于大多数计算机，特别是机架式服务器，系统风扇均连接在主板的风扇连接器上，供电和控制信号均直接来自于主板。但是，随着服务器集成密度越来越高，功耗越来越大，所需的散热能力也需要相应增加，从而风扇的功耗和数量也逐渐增加。通过主板对风扇进行供电的方式显然会增大主板的供电负担，并且，一旦主板出现故障，将很可能导致风扇无法正常工作，而风扇供电部分出现故障，也很可能影响主板其他部件的正常工作。

针对相关技术中的风扇供电方案会增大主板的负担、并且系统可靠性差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的风扇供电方案会增大主板的负担、并且系统可靠性差的问题，本发明提出一种散热系统和风扇控制装置，能够降低主板的负担，并且提高系统的可靠性。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种散热系统。

该系统包括：电源；风扇，直接接受电源的供电；风扇控制装置，用于将控制信号提供给风扇，并从风扇采集转速信号，其中，控制信号用于控制风扇的转速，转速信号用于表示风扇的转速。

该系统进一步包括：温度传感器，用于采集由风扇进行散热的部件的温度；并且，风扇控制装置还用于根据温度传感器采集的温度，控制风扇的转速。

此外，风扇控制装置还用于根据控制信号和转速信号判断风扇的转速是否正常。

该系统还可以进一步包括：告警模块，用于在风扇控制装置的控制下进行告警；其中，在风扇控制装置的判断结果为风扇的转速不正常的情况下，控制告警模块进行告警。

此外，风扇的数量为至少一个，风扇控制装置的数量为至少一个，在风扇数量为多个的情况下，一个风扇控制装置对至少一个风扇进行控制。

并且，该系统和进一步包括：增强驱动单元，用于在需要由风扇控制装置通过一路控制信号控制多个风扇的情况下，对风扇控制装置提供的控制信号进行增强并提供给多个风扇。

其中，风扇控制装置设置于计算机的主板中，或者独立于主板设置。

此外，控制信号为脉冲宽度调制信号。

根据本发明的另一方面，还提供了一种风扇控制装置，应用于包括风扇和电源的散热系统，风扇直接接受电源的供电。

根据本发明的风扇控制装置包括：发送模块，用于将控制信号提供给风扇，其中，控制信号用于控制风扇的转速；接收模块，用于从风扇采集转速信号，其中，转速信号用于表示风扇的转速。

并且，上述散热系统进一步包括：温度传感器，用于采集由风扇进行散热的部件的温度；并且，风扇控制装置包括：确定模块，用于根据温度传感器采集的温度确定风扇的转速；并且，发送模块用于根据确定模块的确定结果将相应的控制信号发送至风扇。

本发明通过由系统电源直接为风扇供电，能够降低主板的供电负担，避免了主板上风扇控制部分和其他部分相互影响的问题，提高系统的可靠性，改善了系统的稳定性和安全性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的散热系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的风扇控制装置的框图；

图3是根据本发明实施例的风扇控制装置的具体结构实例的框图。

具体实施方式

根据本发明的实施例，提供了一种散热系统。

根据本发明实施例的散热系统可以包括：电源；风扇，直接接受电源的供电；风扇控制装置，用于将控制信号提供给风扇，并从风扇采集转速信号，其中，控制信号用于控制风扇的转速，转速信号用于表示风扇的转速。

该系统可以进一步包括：温度传感器，用于采集由风扇进行散热的部件的温度；并且，风扇控制装置还用于根据温度传感器采集的温度，控制风扇的转速。

在该系统中，风扇的数量为至少一个，风扇控制装置的数量为至少一个，在风扇数量为多个的情况下，一个风扇控制装置对至少一个风扇进行控制。

并且，该系统可以进一步包括：增强驱动单元，用于在需要由风扇控制装置通过一路控制信号控制多个风扇的情况下，对风扇控制装置提供的控制信号进行增强并提供给多个风扇。

这样，相比于相关技术中所有风扇采用一套策略控制转速，本发明提出的方案中，一个风扇控制装置既可以控制一个风扇，也可以控制多个风扇，在一个风扇控制装置控制多个风扇的情况下，可以将相同的控制信号提供给这多个风扇(此时，这多个风扇的转速是相同或类似的)；此外，也可以将不同的控制信号提供给多个风扇，这样，多个风扇的转速根据不同的散热需要而不同，从而实现了对多个风扇进行单独控制，此时，风扇控制装置需要分别获取通过这多个风扇散热的部件的温度，进而达到单独准确控制的目的。

并且，通过上述方案，能够避免主板上风扇连接器数量限制计算机中系统风扇总数，可以根据需要增加更多数量的风扇，提高散热效果。

例如，如图1所示，根据本发明实施例的散热系统可以包括多个主板风扇连接器，即，主板FAN 1、主板FAN 2、...、主板FAN m，该系统还包括多个风扇，即，风扇1、风扇2、...、风扇n，供电单元(可以是计算机内的电源)、以及风扇控制装置，而风扇的供电是由供电电源统一进行的。

此外，风扇控制装置还用于根据控制信号和转速信号判断风扇的转速是否正常。可选地，该系统可以进一步包括：告警模块(未示出)，用于在风扇控制装置的控制下进行告警；其中，在风扇控制装置的判断结果为风扇的转速不正常的情况下，控制告警模块进行告警。

通过对各个风扇或部分风扇分别进行温度采集和控制，能够使得计算机内的散热更加合理，避免出现局部的过热，能够针对过热的位置进行高转速散热；同时，风扇噪声是计算机噪声的主要来源，通过这种独立控制风扇的方式，能够有效降低噪声，并且，通过控制温度较低的部件的风扇转速，能够有效降低计算机的功耗。

可选地，控制信号可以是脉冲宽度调制(PWM)信号，例如，可以通过脉冲信号的占空比来控制风扇的转速。

并且，风扇转速信号可以是TACH信号，风扇转一圈，会发出2个方波脉冲，为反馈信号，风扇为发生信号方。主板通过计算脉冲个数，除以2，即可得到风扇转的圈数，对应时间，可以得到风扇实际转速。

通过上述方案，将风扇部分独立作为计算机中的一个单元，供电采用单独供电，与主板分开，一方面，对主板的风扇供电能力不做要求，使主板的供电可以适当更多提供给CPU、内存等的工作，节省主板布局布线难度；另一方面，主板与风扇供电分开，保证彼此工作独立，防止互相干扰并隔离电源问题。在故障出现时，不会影响风扇部分的正常工作，例如，在风扇故障时，主板在一定时间内可以正常工作，只需及时更换风扇部分的故障模块，就可以实现风扇的热插拔和系统的无间断工作。另外，控制服务器启动时的风扇转速增加，限制电流，避免系统开机冲击电流对服务器电源系统的负担。

并且，上述方案还能够实现风扇散热以及风扇噪声(以及风扇功耗)的平衡。通过将风扇控制装置独立设置，一方面能够简化版本，可以直接从主板上连接风扇控制信号到风扇单元中，仍旧保持主板的调速控制；另一方面，也可以更加精细的调节风扇，在风扇单元中有一个控制单元，提供多路PWM调速信号，通过对控制单元编程，可以实现不同的多样的调速，适合不同的服务器机箱系统。相应的，主板对风扇转速的监控，可以直接将风扇中最关键的一些转速信号返回主板，提供监控功能。此外，通过，使用风扇独立的单元，风扇数量将可以大大多于主板风扇连接器数量，完全可以取决于需要的数量而进行扩展设计。

下面将结合具体实例，描述本发明的方案。

在实际应用中，本发明采用的电源(供电单元)，其单端来源于系统电源的12V供电，一方面，提供给方案中的风扇控制装置、增强驱动单元这两者的工作电压；另一方面，提供给所扩展的风扇1，2...n工作使用的12V电源。风扇使用12V电源，在刚上电时，提供延时功能，从而避免刚上电时风扇电流的冲击，保护系统。

而风扇控制装置主要控制系统的风扇1，2...n的调速功能。根据需要，可以通过编程，实现风扇控制装置以下功能：(1)关闭PWM信号独立发生功能，使用此扩展方案的简化方式，风扇PWM和TACH直接与主板FAN连接器相连(适合机箱中调速简单，风扇数量少的情况，相当于原先一般的服务器风扇方案)；(2)PWM信号独立发生，可以根据需求定制软件，控制指定风扇为指定的调速策略；(3)TACH转速计算，自主计算各个风扇的实际转速，返回软件指定的某几个风扇到主板FAN连接器上，提供主板监控功能所需关键转速(若机箱有单独的监控单元，可以通过I2C提供具体转速数据信息给相关监控从而显示或处理)；(4)风扇故障监控，通过监控各个风扇的实际转速，可以自主判断风扇是否转速异常，可以进行风扇故障监控与报警；(5)调速策略灵活化，可以根据布置在特定位置的多个传感器，自主控制其对应各个风扇的转速；也可以根据主板提供的当前PWM信号(来源于主板FAN连接器)，整体确定风扇的转速PWM输出。

而增强驱动单元主要用于扩展风扇数量多于主板FAN数量情况下，增强PWM和TACH信号的驱动能力，保证信号的传输；对风扇控制装置发出的PWM信号，也进行适当的驱动增强。

另外，在实际应用中，风扇控制装置可以通过将可编程的控制器(例如，可以是单片机、微控制器等)作为中心、配合相关外围电路来实现。相关外围电路主要有：PWM驱动、PWM和TACH信号的控制选择切换、TACH信号循环切换、传感器信息采集、故障报警灯的控制等功能电路。

根据本发明的实施例，提供了一种风扇控制装置，应用于包括风扇和电源的散热系统，风扇直接接受电源的供电。

如图2所示，根据本发明实施例的风扇控制装置包括：

发送模块21，用于将控制信号提供给风扇，其中，控制信号用于控制风扇的转速；

接收模块22，用于从风扇采集转速信号，其中，转速信号用于表示风扇的转速。

其中，散热系统可以进一步包括：

温度传感器，用于采集由风扇进行散热的部件的温度；

并且，风扇控制装置包括：确定模块(未示出)，用于根据温度传感器采集的温度确定风扇的转速；并且，发送模块用于根据确定模块的确定结果将相应的控制信号发送至风扇。

如图3所示，根据本发明的风扇控制装置可以以可编程器件(例如，单片机、或嵌入式的可编程芯片等)为核心，该风扇控制装置的硬件IO上要求能够满足连接风扇所需的PWM、TACH等信号IO口数量需求；工作频率可以较高，能及时响应处理；并且，主要功能部分可以在上述发送模块和接收模块的基础之上进一步增加或划分，例如，还可以包括以下功能模块还可以包括：控制模块，用于根据散热调速策略调节PWM信号输出，从而控制风扇转速；监测模块，用于接收所有从风扇采集的TACH转速信号，得到各风扇转速；告警模块，用于根据风扇故障判定策略，由转速信息、策略信息等综合判定是否风扇故障(检测模块和告警模块可以作为上述接收模块的一部分)；策略模块(功能类似于上述确定模块)，用于描述与实际散热对应的策略，为控制转速的基本判定来源(该控制模块和策略模块可以作为上述发送模块的一部分)；通信模块(可选，与主板BMC或其他管理单元通信，提供自身所监测到的风扇转速信息和温度信息(若有温度传感器)，以及告警信息)。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过由系统电源直接为风扇供电，能够降低主板的供电负担，避免了主板上风扇控制部分和其他部分相互影响的问题，提高系统的可靠性，改善了系统的稳定性和安全性；并且，通过独立采集温度以及独立控制风扇的转速，能够使风扇的散热更加合理，保证热点部件的散热效果，同时能够减少噪声和功率消耗，而通过设置增强驱动单元，能够在实现分离供电和分离风扇故障的基础上，实现风扇热插拔，保证服务器的持续稳定工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种散热系统，其特征在于，包括：

电源；

风扇，直接接受所述电源的供电；

风扇控制装置，用于将控制信号提供给所述风扇，并从所述风扇采集转速信号，其中，所述控制信号用于控制所述风扇的转速，所述转速信号用于表示所述风扇的转速。

2.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，进一步包括：

温度传感器，用于采集由所述风扇进行散热的部件的温度；

并且，所述风扇控制装置还用于根据所述温度传感器采集的温度，控制所述风扇的转速。

3.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述风扇控制装置还用于根据所述控制信号和所述转速信号判断所述风扇的转速是否正常。

4.根据权利要求3所述的散热系统，其特征在于，进一步包括：

告警模块，用于在所述风扇控制装置的控制下进行告警；

其中，在所述风扇控制装置的判断结果为所述风扇的转速不正常的情况下，控制所述告警模块进行告警。

5.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述风扇的数量为至少一个，所述风扇控制装置的数量为至少一个，在所述风扇数量为多个的情况下，一个风扇控制装置对至少一个风扇进行控制。

6.根据权利要求5所述的散热系统，其特征在于，进一步包括：

增强驱动单元，用于在需要由所述风扇控制装置通过一路控制信号控制多个风扇的情况下，对所述风扇控制装置提供的控制信号进行增强并提供给所述多个风扇。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的散热系统，其特征在于，所述风扇控制装置设置于所述计算机的主板中，或者独立于所述主板设置。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的散热系统，其特征在于，所述控制信号为脉冲宽度调制信号。

9.一种风扇控制装置，应用于包括风扇和电源的散热系统，所述风扇直接接受所述电源的供电，其特征在于，所述风扇控制装置包括：

发送模块，用于将控制信号提供给所述风扇，其中，所述控制信号用于控制所述风扇的转速；

接收模块，用于从所述风扇采集转速信号，其中，所述转速信号用于表示所述风扇的转速。

10.根据权利要求9所述的风扇控制装置，其特征在于，所述散热系统进一步包括：

温度传感器，用于采集由所述风扇进行散热的部件的温度；

并且，所述风扇控制装置包括：

确定模块，用于根据所述温度传感器采集的温度确定所述风扇的转速；

并且，所述发送模块用于根据所述确定模块的确定结果将相应的控制信号发送至所述风扇。