CN103016377A - 风扇转速检测电路 - Google Patents

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Abstract

一种风扇转速检测电路，包括具有转速计数器的控制芯片、电性连接至所述控制芯片的积分电路、电性连接至一风扇及所述转速计数器的风扇连接器、电性连接至所述积分电路及风扇连接器之间的控制电路及电性连接至所述风扇连接器及转速计数器之间的电平匹配电路，所述积分电路用于接收所述控制芯片发送的数字控制信号，并对该数字控制信号进行积分形成一模拟控制信号，所述控制电路用于根据所述模拟控制信号的变化正相线性地调节输入风扇连接器的电流大小以相应调整风扇的转速，所述电平匹配电路用于对风扇连接器输出至转速计数器的电压进行一定的转换，以实现所述风扇连接器与所述转速计数器之间电平电位的匹配。

Description

风扇转速检测电路
技术领域
本发明涉及一种计算机、服务器等电子产品的风扇控制电路，尤其涉及一种风扇转速检测电路。
背景技术
随着计算机技术的不断发展，特别是中央处理器频率的不断提高，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，一般采用风扇散热装置来对中央处理器进行散热。风扇的转速一般是由一脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation, PWM）信号来进行控制，通过改变所述PWM信号的占空比，即可相应地控制风扇的转速。现有的风扇检测电路一般通过一计数器来检测风扇的转速。当所述风扇转动一圈后，风扇连接器则输出一个脉冲至所述计数器，计数器相应的计数加一。然而，当所述PWM信号的占空比被设置得较低时，计数器往往无法准确检测到所述风扇连接器输出的脉冲信号，使得计数器无法侦测到风扇的转速，容易造成用户误认为风扇已停止工作。
发明内容
针对上述问题，有必要提供一种能准确检测风扇转速的风扇转速检测电路。
一种风扇转速检测电路，包括具有转速计数器的控制芯片、电性连接至所述控制芯片的积分电路、电性连接至一风扇及所述转速计数器的风扇连接器、电性连接至所述积分电路及风扇连接器之间的控制电路及电性连接至所述风扇连接器及转速计数器之间的电平匹配电路，所述积分电路用于接收所述控制芯片发送的数字控制信号，并对该数字控制信号进行积分形成一模拟控制信号，所述控制电路用于根据所述模拟控制信号的变化正相线性地调节输入风扇连接器的电流大小以相应调整风扇的转速，所述电平匹配电路用于对风扇连接器输出至转速计数器的电压进行一定的转换，以实现所述风扇连接器与所述转速计数器之间电平电位的匹配。
所述的风扇转速检测电路通过所述电平匹配电路来实现风扇连接器与转速计数器之间的电平匹配，当所述风扇连接器输出的低电平电位较高时，可通过所述转速计数器将该低电平的电位降低以与所述转速计数器进行匹配，如此可避免由转速计数器与风扇连接器之间的电平电位不匹配而造成转速计数器无法正确计数的情况发生，从而提高对转速计数的准确性。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式的风扇转速检测电路的方框图。
图2为图1所示风扇转速检测电路的电路图。
主要元件符号说明
风扇转速检测电路 100
风扇连接器 10
积分电路 20
控制电路 30
电平匹配电路 40
第一分压电路 41
第二分压电路 43
第三分压电路 45
控制芯片 50
转速计数器 51
电源引脚 VCC
接地引脚 GND
转速感测引脚 RPM
第一积分电阻 R21
第二积分电阻 R22
第一积分电容 C21
第二积分电容 C22
第一分压电阻 R23
NPN型三极管 Q1
运算放大器 U1
自启动二极管 D1
感应电阻 R31
限流电阻 R32
反馈电阻 R33
供电电源 VCC1
输入电源 VCC2
电压比较器 U2
第二分压电阻 R41
第三分压电阻 R42
分压电阻 R43、R44
电阻 R45、R46
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明所述的风扇转速检测电路用于检测风扇的转速。所述风扇转速检测电路100包括风扇连接器10、积分电路20、控制电路30、电平匹配电路40以及控制芯片50。风扇连接器10用于连接所述风扇。积分电路20电性连接至所述控制芯片50，并接收由所述控制芯片50发送的PWM数字控制信号。积分电路20对所述PWM数字控制信号进行积分形成一模拟控制信号。控制电路30用于根据所述模拟控制信号的变化正相线性地调节输入风扇连接器10的电流大小，从而相应调整风扇的转速。控制芯片50包括转速计数器51，所述转速计数器51用于检测风扇的转速。电平匹配电路40则用于对风扇连接器10输出至转速计数器的电压进行一定的转换，以实现所述风扇连接器10与所述转速计数器51之间电平电位的匹配。
所述控制芯片50可以为输入输出控制芯片（Super I/O, SIO），也可以为南桥芯片。
所述风扇连接器10用于连接一风扇（图未示）。请一并参阅图2，风扇连接器10包括电源引脚VCC、接地引脚GND以及转速感测引脚RPM。所述电源引脚VCC电性连接至一供电电源VCC1。在本较佳实施方式中，所述供电电源VCC1为+12V电源。所述风扇转动一圈，所述转速感测引脚RPM则输出一个高低电平脉冲信号。
所述积分电路20用于将离散的PWM数字控制信号转换为电压连续的线性平缓的模拟控制信号。积分电路20包括第一积分电阻R21、第二积分电阻R22、第一积分电容C21及第二积分电容C22。第一积分电阻R21及第二积分电阻R22依次串连至控制芯片50及控制电路30之间；第一积分电容C21一端连接至第一积分电阻R21与第二积分电阻R22之间的节点，另一端接地；第二积分电容C22一端连接至第二积分电阻R22与控制电路30之间的节点，另一端接地。所述第一积分电阻R21及第一积分电容C21构成一第一RC积分电路（图未标），第二积分电阻R22与第二积分电容C22构成一第二RC积分电路（图未标）。第二RC积分电路对第一RC积分电路输出的模拟控制信号进行二次积分，以获得更加精确的模拟控制信号。
所述积分电路20还包括第一分压电阻R23。第一分压电阻R23并联至第二积分电容C22的两端，用于调节输入至控制电路30的模拟控制信号的电压准位大小。可以理解，当所述第二RC积分电路输出的模拟控制信号的电压准位与所述控制电路30相匹配时，所述第一分压电阻R23可以省略。
所述控制电路30包括NPN型三极管Q1、运算放大器U1、自启动二极管D1以及感应电阻R31。NPN型三极管Q1的集电极电性连接至风扇连接器10的接地引脚GND；基极通过一限流电阻R32电性连接至运算放大器U1的输出端；发射极通过一反馈电阻R33电性连接至运算放大器U1的反相输入端。运算放大器U1的正相输入端电性连接至第二积分电阻R22与第二滤波电容C12之间的节点。自启动二极管D1为一稳压二极管，其阴极电性连接至NPN型三极管Q1的集电极与接地引脚GND之间，阳极电性连接至NPN型三极管Q1的基极与限流电阻R32之间。感应电阻R31一端电性连接至NPN型三极管Q1的发射极与反馈电阻R33之间的节点，另一端接地。
所述风扇转速检测电路100在使用时，所述运算放大器U1的输出端输出的电流驱动所述NPN型三极管Q1导通，此时供电电源VCC1、风扇连接器10、NPN型三极管Q1以及感应电阻R31之间形成一电流通路，供电电源VCC1以此给连接于风扇连接器10的风扇供电，以驱动风扇转动。
当所述PWM数字控制信号的占空比增大时，经由所述积分电路20积分获得的模拟控制信号的电压准位也相应升高，此时所述运算放大器U1的正相输入端电压升高，根据运算放大器U1的虚短特性，由限流电阻R32、NPN型三极管Q1以及反馈电阻R33所构成的反馈回路驱使运算放大器U1的反相输入端的电压准位逼近正相输入端的电压准位，此时所述供电电源VCC1输出的电流增大，相应的流过所述风扇连接器10的电流也增大，使得所述风扇转速增大。当所述PWM数字控制信号的占空比减小时，可以相应地通过所述控制电路30控制风扇的转速减小。而当所述PWM数字控制信号的占空比减小到一定程度时，所述运算放大器U1的输出端输出的电流无法驱动所述NPN型三极管Q1导通，此时供电电源VCC1则提供电压击穿所述自启动二极管D1，通过所述自启动二极管D1提供电流至所述NPN型三极管Q1的基极以导通所述NPN型三极管Q1，从而形成一接地的电流回路给风扇供电。
所述风扇每转动一圈，转速感测引脚RPM则输出一个高低电平脉冲信号给所述转速计数器51进行计数。所述转速感测引脚RPM输出的高低电平脉冲的高电位等于供电电源VCC1输出的电压大小，而高低电平脉冲信号的低电位则大致等于接地引脚GND上的电压大小。而当所述PWM数字控制信号的占空比较小时，根据上面的分析，此时NPN型三极管Q1的发射极电流，也就是风扇的工作电流越小，根据NPN型三极管Q1的放大特性，此时其集电极的电位越高，也就是风扇连接器的接地引脚GND上的电位越高。转速感测引脚RPM输出的高低电平的脉冲信号的低电平与转速计数器51的额定低电平电位不匹配。例如，假设风扇在低速转动时，所述NPN型三极管Q1的集电极电压为3V，此时转速感测引脚RPM输出的高低电平的脉冲信号的低电平为3V+0.2V（其中0.2V为风扇内部三级管的饱和压降），而当电压大于0.8V时转速计数器51则判定为高电平，因此需要所述电平匹配电路40对所述转速感测引脚RPM及转速计数器51之间进行电平匹配。
所述电平匹配电路40包括电压比较器U2以及第一分压电路41。所述电压比较器U2的正相输入端电性连接至风扇连接器10的转速感测引脚RPM，输出端电性连接至所述转速计数器51，反相输入端接收一基准电压。所述基准电压可以由一电源直接提供，也可由一分压电路分压而成。在本较佳实施方式中，所述基准电压由所述第一分压电路41分压而成。所述第一分压电路41包括依次串联至一输入电源VCC2及地之间的第二分压电阻R41及第三分压电阻R42。所述电压比较器U2的反向输入端电性连接至所述第二分压电阻R41与第三分压电阻R42之间的节点。所述输入电源VCC2的电压值与供电电源VCC1的电压值可以相同也可以不同。在本较佳实施方式中，所述输入电源VCC2为+5V电源。
所述电平匹配电路40还包括第二分压电路43及第三分压电路45。所述第二分压电路43用于实现风扇连接器10的转速感测引脚RPM与电压比较器U2的正向输入端之间的高电平匹配。所述第二分压电路43包括依次串联至输入电源VCC2与地之间的分压电阻R43及R44。所述转速感测引脚RPM与电压比较器U2的正向输入端均连接至分压电阻R43及R44之间的节点。所述第三分压电路45用于实现电压比较器U2的输出端与转速计数器51之间的高电平匹配。所述第三分压电路45包括依次串联至输入电源VCC2与地之间的电阻R45及R46。所述电压比较器U2的输出端及转速计数器51的输入端均连接至电阻R45及R46之间的节点。可以理解，所述第二分压电路43及第三分压电路45均可省略。
结合对所述控制电路30工作原理的分析，当所述风扇转动一圈之后，风扇连接器10的转速感测引脚RPM输出一个高低电平脉冲信号，当输出高电平时，该高电平的电压准位大于所述电压比较器U2的反向输入端的基准电压，因此所述电压比较器U2输出与所述转速计数器51相匹配的高电平；当所述转速感测引脚RPM输出低电平时，该低电平信号的电压准位小于电压比较器U2的反向输入端的基准电压，因此所述电压比较器U2输出与所述转速计数器51相匹配的低电平，如此，即使所述转速侦测引脚PRM输出的低电平的电压准位大于所述转速计数器51的低电平电压准位，所述转速计数器51仍可正确计数。
所述的风扇转速检测电路100通过所述电平匹配电路40来实现风扇连接器与转速计数器之间的电平匹配，当所述风扇连接器输出的低电平电位较高时，可通过所述转速计数器将该低电平的电位降低以与所述转速计数器进行匹配，如此可避免由转速计数器与风扇连接器之间的电平电位不匹配而造成转速计数器无法正确计数的情况发生，从而提高对转速计数的准确性。

Claims (9)

1.一种风扇转速检测电路，包括控制芯片、电性连接至所述控制芯片的积分电路及电性连接至一风扇的风扇连接器，所述控制芯片包括电性连接至所述风扇连接器的转速计数器，所述积分电路用于接收所述控制芯片发送的数字控制信号，并对该数字控制信号进行积分形成一模拟控制信号，其特征在于：所述风扇转速检测电路还包括电性连接至所述积分电路及风扇连接器之间的控制电路及电性连接至所述风扇连接器及转速计数器之间的电平匹配电路，所述控制电路用于根据所述模拟控制信号的变化正相线性地调节输入风扇连接器的电流大小以相应调整风扇的转速，所述电平匹配电路用于对风扇连接器输出至转速计数器的电压进行转换，以实现所述风扇连接器与所述转速计数器之间电平电位的匹配。
2.如权利要求1所述的风扇转速检测电路，其特征在于：所述风扇转速检测电路还包括供电电源，所述风扇连接器包括接地引脚以及电性连接至所述供电电源的电源引脚；所述控制电路包括运算放大器、NPN型三极管、反馈电阻及感应电阻，所述NPN型三极管的集电极电性连接至所述风扇连接器的接地引脚，基极电性连接至运算放大器的输出端，发射极通过所述反馈电阻电性连接至运算放大器的反相输入端；所述运算放大器的正相输入端电性连接至所述积分电路的输出端；所述感应电阻一端电性连接至所述NPN型三极管的发射极与反馈电阻之间的节点，另一端接地。
3.如权利要求2所述的风扇转速检测电路，其特征在于：所述控制电路还包括自启动二极管，所述自启动二极管的阴极电性连接至所述NPN型三极管的集电极与接地引脚之间，阳极电性连接至所述NPN型三极管的基极。
4.如权利要求1所述的风扇转速检测电路，其特征在于：所述积分电路包括积分电阻及积分电容，所述积分电阻串联至所述控制芯片与控制电路之间，所述积分电容一端电性连接至所述积分电阻与控制电路之间，另一端接地。
5.如权利要求4所述的风扇转速检测电路，其特征在于：所述积分电路还包括第一分压电阻，所述第一分压电阻一端电性连接至所述积分电阻与积分电容之间的节点，另一端接地。
6.如权利要求1所述的风扇转速检测电路，其特征在于：所述风扇连接器包括转速感测引脚，所述电平匹配电路包括电压比较器，所述电压比较器的正相输入端电性连接至所述风扇连接器的转速感测引脚，输出端电性连接至所述转速计数器，反相输入端接收一基准电压。
7.如权利要求6所述的风扇转速检测电路，其特征在于：所述风扇转速检测电路还包括输入电源，所述电平匹配电路还包括第一分压电路，所述第一分压电路包括依次串联至所述输入电源及地之间的第二分压电阻及第二分压电阻，所述电压比较器的反相输入端电性连接至所述第二分压电阻及第二分压电阻之间。
8.如权利要求6所述的风扇转速检测电路，其特征在于：所述风扇转速检测电路还包括第二分压电路，所述第二分压电路包括依次串联至所述输入电源与地之间的两个分压电阻，所述转速感测引脚及所述电压比较器的正向输入端均电性连接至所述两个分压电阻之间的节点。
9.如权利要求6所述的风扇转速检测电路，其特征在于：所述风扇转速检测电路还包括第三分压电路，所述第三分压电路包括依次串联至所述输入电源与地之间的两个电阻，所述电压比较器的输出端及转速计数器的输入端均连接至所述两个电阻之间的节点。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130403