CN104571273A - 风扇控制器以及具有该风扇控制器的服务器系统 - Google Patents

风扇控制器以及具有该风扇控制器的服务器系统 Download PDF

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Abstract

本发明揭露一种风扇控制器及具有该风扇控制器的服务器系统。风扇控制器用以控制一服务器多台风扇的转速。此风扇控制器包含一控制单元、一电流监控单元、一电源模块以及多个电流采样单元及开关。电流监控单元耦接控制单元。电源模块通过多条电源支线传送电源给风扇。电流采样单元及开关分别对应设于电源支线上。电流采样单元耦接电流监测单元。开关耦接控制单元。控制单元用以控制开关的开启与关闭。电流监控单元采样流经电流采样单元上的电流值，当其中一电流值超出一设定值时，电流监控单元发出一电流过载信号给控制单元控制对应于该电流值超出的电流采样单元的开关断开，以停止电源模块传送电源给对应的风扇。

Description

风扇控制器以及具有该风扇控制器的服务器系统
技术领域
本发明涉及一种风扇控制器，尤其涉及一种应用于服务器的风扇控制器。
背景技术
对于服务器而言，散热控制一直是其重要的环节。在以往的服务器应用中，主要散热方式是通过每个服务器自己内部的风扇来实现的。随着多服务器的组合式运用，就必须使用与服务器数量等同的风扇。尤其是在小服务器(Microserver)阵列的应用中，在一个2U（Unit，是一种表示服务器外部尺寸的单位）的机柜中，包括12个中央处理器基板(CPU Board)，而每个中央处理器基板又含4个独立的系统级芯片(System on Chip)。每个系统级芯片是一个独立的服务器系统。
传统上，每一机柜中所有的中央处理器基板都是由统一的风扇控制系统进行风扇散热控制。一旦，此风扇控制系统损毁，将造成机柜无法散热，甚而毁损内部的服务器。鉴于以上情况，有必要提供一种可解决上述问题应用于服务器的风扇控制系统。
发明内容
鉴于上述，本发明提供一种应用于服务器的风扇控制系统及具有该风扇控制器的服务器系统，借以提供服务器可靠的散热控制。
本发明的一方面是在提供一种风扇控制器，用以控制一服务器多台风扇的转速。此风扇控制器包含一控制单元、一电流监控单元、一电源模块以及多个电流采样单元及多个开关。电流监控单元耦接控制单元。电源模块通过多条电源支线分别传送电源给风扇。这些电流采样单元及开关，分别对应设于多条电源支线上,这些电流采样单元耦接电流监测单元。这些开关耦接控制单元。其中控制单元用以控制这些开关的开启与关闭，电流监控单元采样流经这些电流采样单元上的电流值，当流经这些电流采样单元之一的电流值超出一设定值时，该电流监控单元发出一电流过载信号给控制单元控制对应于该电流值超出的电流采样单元的开关断开，以停止该电源模块传送电源给对应的风扇。
在一实施例中，开关为一晶体管，其中该晶体管通过其源极端与漏极端耦接该支线，通过其栅极端耦接该控制单元。
在一实施例中，当一风扇损坏时，该控制单元还会产生一风扇损毁指示信号点亮一对应的指示灯。
在一实施例中，风扇分别对应一印刷电路板，该印刷电路板用于安装该对应的指示灯。
在一实施例中，控制单元还耦接一发热单元，根据该发热单元的即时温度产生一风扇控制信号以控制这些风扇的转速。
在一实施例中，控制单元储存有一风扇控速表，该风扇控速表用于表示该发热单元的温度值与风扇转速的对应关系，该控制单元根据该发热单元的即时温度值从该风扇控速表中获得一设定转速值，并根据该设定转速值产生该风扇控制信号。
在一实施例中，风扇还产生一反馈转速信号给该控制单元，该控制单元根据该反馈转速信号判断所述风扇的反馈转速，当该反馈转速与一设定转速值不符合时，判断所述风扇出现故障。
在一实施例中，若该控制单元控制该开关断开后，仍接收到该反馈转速信号，则判断该风扇控制器出现故障。
在一实施例中，该控制单元还进行一自检程序，若检测到其不能正常读写该风扇控速表，则判断该风扇控制器出现故障。
在一实施例中，所述多台风扇通过一第一连接器接收该风扇控制信号，以及第二连接器耦接该电源模块。
根据本发明的另一方面是在提供一种服务器系统，包括一风扇背板、一服务器阵列、一基板以及一风扇控制器。其中风扇背板设置有多个风扇。服务器阵列包含多个计算节点。基板具有一多工器，计算节点耦接该多工器。风扇控制器透过多工器耦接计算节点，用以根据计算节点的即时温度产生一风扇控制信号以控制风扇的转速。风扇控制器还包含一控制单元、一电流监控单元、一电源模块以及多个电流采样单元及多个开关。电流监控单元耦接控制单元。电源模块通过多条电源支线分别传送电源给风扇。这些电流采样单元及开关，分别对应设于多条电源支线上,这些电流采样单元耦接电流监测单元。这些开关耦接控制单元。其中控制单元用以控制这些开关的开启与关闭，电流监控单元采样流经这些电流采样单元上的电流值，当流经这些电流采样单元之一的电流值超出一设定值时，该电流监控单元发出一电流过载信号给控制单元控制对应于该电流值超出的电流采样单元的开关断开，以停止该电源模块传送电源给对应的风扇。
在一实施例中，风扇背板还包括一第一连接器以极一第二连接器，其中所述多台风扇通过该第一连接器接收该风扇控制信号，以及通过该第二连接器耦接该电源模块。
综上所述，本发明额外提供一风扇控制器作为备份，可避免在传统单一风扇控制器的设计中，当此惟一的风扇控制器损坏时，服务器系统因无法散热造成的危险，亦或是因拆换风扇控制器服务器系统必须停机造成的不便。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的服务器系统概略示意图；
图2为根据本发明一实施例的第一风扇控制器概略示意图。
具体实施方式
以下为本发明较佳具体实施例以所附附图加以详细说明，下列的说明及附图使用相同的参考数字以表示相同或类似元件，并且在重复描述相同或类似元件时则予省略。
图1为根据本发明一实施例的服务器系统概略示意图。服务器系统100包括一具有多个计算节点110的服务器阵列、一基板120、一风扇背板130、一第一风扇控制器140、一第二风扇控制器150以及一电源模块160。其中，多个计算节点110分别耦接基板120。基板120透过一多工器1201选择其中的计算节点110通讯，借以获知该计算节点110的信息，同时透过I2C总线1202和1203将获得的信息传送给第一风扇控制器140和第二风扇控制器150。风扇背板130上设置有多个风扇1301～1306。电源模块160透过电源线180传送电压信号至第一风扇控制器140和第二风扇控制器150，再由第一风扇控制器140和第二风扇控制器150再透过电源线180传送电压信号至风扇背板130上的多个风扇1301～1306，例如提供12V的电压信号给该多个风扇1301～1306。于使用时，根据基板120上多工器1201所传送的计算节点110信息，第一风扇控制器140或第二风扇控制器150可产生一控制信号，经由信号线190控制风扇背板130上的多个风扇1301～1306的转速。其中，电源线180和信号线190是分别与风扇背板130上的连接器1307和1308耦接，因为风扇背板130上没有其他电子元件，具备较高的可靠性。
在本实施例中，第一风扇控制器140和第二风扇控制器150并不会同时运作，也就是说，当第一风扇控制器140进行风扇1301～1306的转速控制时，第二风扇控制器150是在待机的状态。反之，当第二风扇控制器150进行风扇1301～1306的转速控制时，第一风扇控制器140是在待机的状态。其中第一风扇控制器140和第二风扇控制器150间是经由通用串行输入/输出总线(serial general purpose input/output,SGPIO)170进行沟通。通过额外提供一风扇控制器作为备分，可避免在传统单一风扇控制器的设计中，当此惟一的风扇控制器损坏时，服务器系统因无法散热造成的危险。且本发明可利用热插拔的方式进行风扇控制器的更换，因此不会有因拆换风扇控制器服务器系统而必须停机所造成的不便。
图2为根据本发明一实施例的第一风扇控制器概略示意图。其中第一风扇控制器140和第二风扇控制器150具有相同的结构。在本实施例中是以第一风扇控制器140控制6台风扇1301～1306为例来说明本发明的应用。第一风扇控制器140上包括一控制单元200、一电流监控单元(I-monitor)210以及一电源控制模块160。由于第一风扇控制器140可同时控制6台风扇1301～1306，因此耦接电源模块160的电源线180在第一风扇控制器140上，会分成6条电源支线1801,1802,…,1806来分别传送电压信号给6台风扇1301～1306。电源支线1801,1802,…,1806上，分别设置有电流采样单元R1～R6以及开关Q1～Q6。电流采样单元R1～R6耦接电流监控单元210，而开关Q1～Q6耦接控制单元201。依此，电源模块160的电源输入第一风扇控制器140后，分别经过电流采样电阻R1～R6以及开关Q1～Q6提供6台风扇1301～1306的电源。控制单元200用以分别控制开关Q1～Q6的开启与关闭，而经电流采样单元R1～R6的电流信号分别输入电流监控单元210，由电流监控单元210分别监控电源支线1801,1802,…,1806对对应风扇1301的供电状况。当电流监控单元210发现流经电流采样单元R1～R6其中之一的电流超出设定值时，会分别发出电流过载信号I_OC1～I_OC6给控制单元200，控制对应的开关Q1～Q6其中之一（即对应于该电流值超出的电流采样单元的开关）断开，停止该电源模块160传送电源给对应风扇，避免电流过载损坏风扇1301～1306。一旦，风扇1301～1306因电流过载而发生损坏时，控制单元200会产生风扇损毁指示信号FAIL_LED，点亮对应的指示灯，通知使用者该风扇发生故障需更换。在本实施例中可以热插拔的方式进行风扇的更换。其中电流采样单元为电阻。开关Q1～Q6为P型晶体管开关，其中晶体管通过其源极端与漏极端耦接对应的支线1801,1802,…,1806，通过栅极端耦接控制单元200。而每个风扇的外壳上可嵌入一片印刷电路板以安装发光二极管的指示灯，当风扇故障被检测到时，指示灯被点亮。
控制单元200，透过I2C总线1202从基板120上的多工器1201与各计算节点110通讯，借以获知这些计算节点110上一发热单元的即时温度信息。并根据此即时温度信息，控制单元200可从储存于储存单元201的风扇控速表中，获得每一风扇1301～1306对应此即时温度设定转速值的风扇控制信号PWM<1..6>，来据以分别控制风扇1301～1306的转速。其中储存单元201的风扇控速表储存有温度值与对应的风扇转速控制信号。同时，透过各风扇1301～1306反馈的转速信号TACH<1..6>，控制单元200可判断对应风扇1301～1306的转速状态。如果反馈的转速与设定转速值不符合，控制单元200则判断对应风扇1301～1306发生故障，并产生风扇损毁指示信号FAIL_LED，点亮对应的指示灯，通知使用者该风扇发生故障需更换。同时控制开关Q1～Q6断开，停止供电给故障的风扇。
再者，通过控制单元200控制开关断开，同时透过风扇1301～1306反馈的转速信号TACH<1..6>，亦可判断出第一风扇控制器140是否正常运作。例如，当控制单元200控制开关Q1断开，但透过风扇1301反馈的转速信号TACH<1>，依然判断出风扇1301处于正常运作的状态，此时代表控制单元200已经无法正常控制开关，或是开关已经损毁。此外，控制单元200还可进行一自检程序，若检测到控制单元200无法正常读写储存单元201的的风扇控速表时，则判断该风扇控制器140出现故障。此时，均代表判断第一风扇控制器140无法正常运作，第一风扇控制器140会经由通用串行输入/输出总线170将此状况通知第二风扇控制器150，而由第二风扇控制器150取得风扇1301～1306控制权。换言之，在此状况下，是由第一风扇控制器140通过通用串行输入/输出总线170主动告知第二风扇控制器150退出风扇1301～1306的控制。而在另一实施例中，第一风扇控制器140和第二风扇控制器150通过通用串行输入/输出总线170可实现数据同步。因此，当第二风扇控制器150在周期性的询问中，若接受不到第一风扇控制器140通过通用串行输入/输出总线170输入的同步信号，会判断第一风扇控制器140损坏或被移出，而由第二风扇控制器150取得风扇1301～1306的控制权。
综上所述，本发明额外提供一风扇控制器作为备分，可避免在传统单一风扇控制器的设计中，当此惟一的风扇控制器损坏时，服务器系统因无法散热造成的危险，亦或是因拆换风扇控制器服务器系统必须停机造成的不便。再者，本发明每一风扇均有独立的电流监控，因此在发生风扇电源短路过载时可及时切断供应给此对应风扇的电源，且其他的风扇可正常继续工作，避免故障扩大。且本案不论风扇或风扇控制器均可以热插拔的方式进行更换，在使用上更为方便。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种风扇控制器，其特征在于，用于一服务器，该风扇控制器用以控制该服务器的多台风扇，该风扇控制器至少包含：
一控制单元；
一电流监控单元耦接该控制单元；
一电源模块，通过多条电源支线分别传送电源给所述风扇；以及
多个电流采样单元及多个开关，分别对应设于所述多条电源支线上，所述多个电流采样单元耦接该电流监测单元，所述多个开关耦接该控制单元；
其中该控制单元用以控制所述多个开关的开启与关闭，该电流监控单元采样流经所述多个电流采样单元上的电流值，当流经所述多个电流采样单元之一的该电流值超出一设定值时，该电流监控单元发出一电流过载信号给该控制单元控制对应于该电流值超出的电流采样单元的开关断开，以停止该电源模块传送电源给对应的风扇。
2.根据权利要求1所述的风扇控制器，其特征在于，所述开关为一晶体管，其中该晶体管通过其源极端与漏极端耦接所述电源支线，通过其栅极端耦接该控制单元。
3.根据权利要求1所述的风扇控制器，其特征在于，当一风扇损坏时，该控制单元还会产生一风扇损毁指示信号点亮一对应的指示灯。
4.根据权利要求3所述的风扇控制器，其特征在于，所述多台风扇分别对应一印刷电路板，该印刷电路板用于安装该对应的指示灯。
5.根据权利要求1所述的风扇控制器，其特征在于，该控制单元还耦接一发热单元，根据该发热单元的即时温度产生一风扇控制信号以控制所述风扇的转速。
6.根据权利要求5所述的风扇控制器，其特征在于，该控制单元储存有一风扇控速表，该风扇控速表用于表示该发热单元的温度值与风扇转速的对应关系，该控制单元根据该发热单元的即时温度值从该风扇控速表中获得一设定转速值，并根据该设定转速值产生该风扇控制信号。
7.根据权利要求1所述的风扇控制器，其特征在于，所述风扇还产生一反馈转速信号给该控制单元，该控制单元根据该反馈转速信号判断所述风扇的反馈转速，当该反馈转速与一设定转速值不符合时，判断所述风扇出现故障。
8.根据权利要求7所述的风扇控制器，其特征在于，若该控制单元控制所述开关断开后，仍接收到该反馈转速信号，则判断该风扇控制器出现故障。
9.根据权利要求1所述的风扇控制器，其特征在于，该控制单元还进行一自检程序，若检测到其不能正常读写该风扇控速表，则判断该风扇控制器出现故障。
10.根据权利要求5所述的风扇控制器，其特征在于，所述多台风扇通过一第一连接器接收该风扇控制信号，以及第二连接器耦接该电源模块。
11.一种服务器系统，其特征在于，包括：
一风扇背板，设置有多个风扇；
一服务器阵列，包含多个计算节点；
一基板具有一多工器，所述计算节点耦接该多工器；以及
一风扇控制器透过该多工器耦接所述计算节点，用以根据所述计算节点的即时温度产生一风扇控制信号以控制所述风扇的转速，其中该风扇控制器还包含：一控制单元；一电流监控单元耦接该控制单元；一电源模块，通过多条电源支线分别传送电源给所述风扇；以及多个电流采样单元及多个开关，分别对应设于所述多条电源支线上，所述多个电流采样单元耦接该电流监测单元，所述多个开关耦接该控制单元；
其中该控制单元用以控制所述多个开关的开启与关闭，该电流监控单元采样流经所述多个电流采样单元上的电流值，当流经所述多个电流采样单元之一的该电流值超出一设定值时，该电流监控单元发出一电流过载信号给该控制单元控制对应于该电流值超出的电流采样单元的开关断开，以停止该电源模块传送电源给对应的风扇。
12.根据权利要求11所述的服务器系统，其特征在于，该风扇背板还包括一第一连接器以极一第二连接器，其中所述多台风扇通过该第一连接器接收该风扇控制信号，以及通过该第二连接器耦接该电源模块。
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