CN109236714A - 风扇控制电路及风扇控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风扇控制电路及风扇控制系统，适用于服务器，所述风扇控制电路包括：一风扇控制器，与至少一个风扇连接器相连，且通过集成电路总线通信线与一基板管理控制器相连并输出一基板管理控制器风扇信号，所述风扇控制器由主供电电源供电；一基板状态检测电路，分别与所述基板管理控制器和所述风扇控制器相连，检测所述基板管理控制器的心跳信号，并根据所述心跳信号控制输出风扇脉冲信号，以控制与所述风扇连接器相连的风扇正常工作。本发明除了考虑到基板管理控制器(BMC)的以及风扇的N+1冗余外，还兼顾对整个风扇控制系统的各个环节进行异常检测和保护，在风扇控制系统异常时提供更有效，稳定和全面的保护。

Description

风扇控制电路及风扇控制系统
技术领域
本发明涉及服务器技术领域，特别是涉及服务器散热技术领域，具体为一种风扇控制电路及风扇控制系统。
背景技术
随着互联网的发展，其对服务器的计算存储能力，功耗，稳定性的要求也越来越高。所以服务器的价格也更加的高了。同时服务器要24小时不间断的运行，这就要求我们在服务器运行的过程中，各种异常，都不能影响系统业务的正常运行，更加不能接受异常导致部件失效，甚至烧毁。
服务器中的风扇控制系统的异常会直接导致服务器系统散热不良，从而导致服务器无法作业，甚至烧毁，引起火灾，损失无法估量，后果十分严重。所以风扇控制系统的异常保护就显得尤为重要。但遗憾的是目前服务器的风扇控制系统的设计基本只考虑了风扇N+1冗余以及BMC异常情况的处理。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种风扇控制电路及风扇控制系统，用于解决现有技术中无法有效在服务器内风扇控制系统异常时提供有效保护的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种风扇控制电路，适用于服务器，所述风扇控制电路包括：一风扇控制器，与至少一个风扇连接器相连，且通过集成电路总线通信线与一基板管理控制器相连并输出一基板管理控制器风扇信号，所述风扇控制器由主供电电源供电；一基板状态检测电路，分别与所述基板管理控制器和所述风扇控制器相连，检测所述基板管理控制器的心跳信号，并根据所述心跳信号控制输出风扇脉冲信号，以控制与所述风扇连接器相连的风扇正常工作。
于本发明的一实施例中，所述基板状态检测电路包括：一心跳信号检测电路，与所述基板管理控制器的心跳信号输出端相连，检测所述基板管理控制器的所述心跳信号并输出一心跳状态信号；一逻辑控制电路，与所述心跳信号检测电路相连，根据所述心跳状态信号控制输出脉冲选择信号。
于本发明的一实施例中，所述基板状态检测电路还包括：一脉冲发生器，产生驱动风扇正常工作的风扇脉冲默认信号；一脉冲多路复用器，分别与所述逻辑控制电路、所述脉冲发生器以及所述风扇控制器相连，当所述脉冲选择信号为第一选择状态时所述脉冲多路复用器选择输出所述风扇脉冲默认信号至所述脉冲多路复用器的输出端口，当所述脉冲选择信号为第二选择状态时所述脉冲多路复用器选择输出所述基板管理控制器风扇信号至所述脉冲多路复用器的所述输出端口。
于本发明的一实施例中，所述风扇连接器与所述风扇控制器电性连接，所述风扇连接器检测所述风扇的运转速度并输出至所述风扇控制器。
于本发明的一实施例中，所述逻辑控制电路还与所述基板管理控制器相连，当所述集成电路总线通信线为无效信号时所述基板管理控制器传输一集成电路总线通信无效状态信号至所述逻辑控制电路。
于本发明的一实施例中，所述风扇控制电路还包括：一供电电路，与所述风扇连接器相连；所述供电电路包括：一备用电源；一控制开关，分别与所述备用电源、所述脉冲多路复用器的所述输出端口以及所述风扇连接器相连。
于本发明的一实施例中，当所述风扇控制器的所述主供电电源正常工作时，所述控制开关控制所述风扇连接器与所述脉冲多路复用器的所述输出端口通信连接；当所述风扇控制器的所述主供电电源中断供电时，所述控制开关控制所述风扇连接器的所述风扇满速运转。
于本发明的一实施例中，所述风扇控制电路还包括：一第一熔断器和一第二熔断器，分别与所述主供电电源连接；所述第一熔断器和所述第二熔断器分别对应与所述风扇的两个转子相连，分别对两个所述转子进行熔断保护。
本发明还提供一种风扇控制系统，包括一主板、装设于所述主板上的一基板管理控制器、一风扇控制板以及装设于所述风扇控制板上的如上所述的风扇控制电路。
如上所述，本发明的一种风扇控制电路及风扇控制系统，具有以下有益效果：
本发明除了考虑到基板管理控制器(BMC)的以及风扇的N+1冗余外，还兼顾了对整个风扇控制系统的各个环节进行异常检测和保护，在风扇控制系统异常时提供更有效，更稳定和全面的保护。
附图说明
图1显示为本发明的一实施例中风扇控制电路的原理结构图。
图2显示为本发明的一实施例中基板状态检测电路的原理结构图。
图3显示为本发明的一实施例中风扇控制电路的一种优选原理结构示意图。
图4显示为本发明的一实施例中风扇控制电路的另一种优选原理结构示意图。
图5显示为本发明的一实施例中风扇控制系统的整体结构示意图。
元件标号说明
10 风扇控制板
100 风扇控制电路
110 基板状态检测电路
111 心跳信号检测电路
112 逻辑控制电路
113 脉冲发生器
114 脉冲多路复用器
120 风扇控制器
130 供电电路
131 备用电源
132 控制开关
140 第一熔断器
150 第二熔断器
200 主板
210 基板管理控制器
300 风扇连接器
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明实施例的目的在于提供一种风扇控制电路及风扇控制系统，用于解决现有技术中无法有效在服务器内风扇控制系统异常时提供有效保护的问题。
以下将详细阐述本实施例的一种风扇控制电路及风扇控制系统的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的一种风扇控制电路及风扇控制系统。
如图1至图5所示，本实施例提供一种风扇控制电路100和风扇控制系统，适用于服务器，如图1所示，所述风扇控制电路100包括：一风扇控制器120和一基板状态检测电路110。
于本实施例中，所述风扇控制器120与至少一个风扇连接器300相连，且通过集成电路总线通信线与一基板管理控制器210相连并输出一基板管理控制器风扇信号，所述风扇控制器120由主供电电源供电。
于本实施例中，所述风扇连接器300与所述风扇控制器120电性连接，所述风扇连接器300检测所述风扇的运转速度并输出至所述风扇控制器120。
例如，于本实施例中，所述风扇控制器120优选通过I2C总线通信线与所述基板管理控制器210(BMC)相连。
于本实施例中，所述风扇控制器120使用集成的风扇控制芯片接口Pin脚数相对于与所述基板管理控制器210(BMC)直连，显著减少连接信号线的根数，可以有效提高服务器系统的稳定性。
而且所述风扇控制器120使用集成的风扇控制芯片，使得主板200与所述风扇控制板10之间的接口更简洁，风扇控制系统更加的健康稳定。
于本实施例中，所述基板状态检测电路110分别与所述基板管理控制器210和所述风扇控制器120相连，检测所述基板管理控制器210的心跳信号，并根据所述心跳信号控制输出风扇脉冲信号，以控制与所述风扇连接器300相连的风扇正常工作。
具体地，如图2所示，于本实施例中，所述基板状态检测电路110包括：一心跳信号检测电路111和一逻辑控制电路112。
于本实施例中，所述心跳信号检测电路111与所述基板管理控制器210的心跳信号输出端(即图5中所示的BMC_ACTIVE)相连，检测所述基板管理控制器210的所述心跳信号并输出一心跳状态信号。
当所述基板管理控制器210(BMC)正常状态(即BMC active)时，所述基板管理控制器210(BMC)能正常的通过I2C总线通信访问所述风扇控制器120，此时，所述基板管理控制器210(BMC)根据采集到的服务器系统温度等信息，控制所述基板管理控制器210(BMC)产生基板管理控制器风扇信号，即产生适当占空比的PWM脉冲信号，维持风扇正常工作。
于本实施例中，所述逻辑控制电路112与所述心跳信号检测电路111相连，根据所述心跳状态信号控制输出脉冲选择信号。
如图5所示，所述脉冲选择信号包括第一选择状态(PWM_HW)和第二选择状态(PWM_BMC)。根据所述心跳状态信号是否正常，控制输出第一选择状态(PWM_HW)还是第二选择状态(PWM_BMC)，第一选择状态(PWM_HW)还是第二选择状态(PWM_BMC)通过不同的高低电平状态进行区分，例如，第一选择状态(PWM_HW)为低电平0，第二选择状态(PWM_BMC)为高电平1。但并不限于此，也可以第一选择状态(PWM_HW)为高电平1，第二选择状态(PWM_BMC)为低电平0，本实施例只做状态区分举例，并不限定具体状态数值。本实施例中，为说明方便，以第一选择状态(PWM_HW)为低电平0，第二选择状态(PWM_BMC)为高电平1为例进行说明。
如图2所示，于本实施例中，所述基板状态检测电路110还包括：一脉冲发生器113和一脉冲多路复用器114。
于本实施例中，所述脉冲发生器113产生驱动风扇正常工作的风扇脉冲默认信号。
于本实施例中，所述脉冲多路复用器114分别与所述逻辑控制电路112、所述脉冲发生器113以及所述风扇控制器120相连，当所述脉冲选择信号为第一选择状态时所述脉冲多路复用器114选择输出所述风扇脉冲默认信号至所述脉冲多路复用器114的输出端口，当所述脉冲选择信号为第二选择状态时所述脉冲多路复用器114选择输出所述基板管理控制器210风扇信号至所述脉冲多路复用器114的所述输出端口。
也就是说，于本实施例中，当所述基板管理控制器210(BMC)正常工作时，所述心跳信号检测电路111检测到所述基板管理控制器210(BMC)发出的心跳信号(ACTIVE信号，)故所述逻辑控制电路112输出第二选择状态，选择信号为1，从而所述脉冲多路复用器114选择输出所述基板管理控制器210风扇信号至所述脉冲多路复用器114的所述输出端口，通过所述基板管理控制器210(BMC)产生的基板管理控制器210风扇信号，即产生适当占空比的PWM脉冲信号，维持风扇正常工作。
当所述基板管理控制器210(BMC)异常或挂死时，所述心跳信号检测电路111检测检测不到所述基板管理控制器210(BMC)发出的心跳信号(ACTIVE信号)，故所述逻辑控制电路112输出第一选择状态，选择信号为0，从而选中所述脉冲发生器113产生驱动风扇正常工作的风扇脉冲默认信号，所述脉冲多路复用器114选择输出所述风扇脉冲默认信号至所述脉冲多路复用器114的输出端口，此风扇脉冲默认信号占空比能维持系统在任何负载下正常工作。
所以本实施例的风扇控制电路100可以有效的防止所述基板管理控制器210(BMC)异常或所述基板管理控制器210(BMC)程序挂死而导致的风扇无法正常工作，导致服务器系统异常。
于本实施例中，所述逻辑控制电路112还与所述基板管理控制器210相连，当所述集成电路总线通信线为无效信号时所述基板管理控制器210传输一集成电路总线通信无效状态信号至所述逻辑控制电路112。
于本实施例中，以所述集成电路总线通信线为I2C通信总线为例进行说明。如图5所示，当所述I2C通信总线为无效信号时所述基板管理控制器210传输一I2C通信总线无效状态信号(I2C_FAIL)至所述逻辑控制电路112。
此外，当所述风扇控制器120异常，或所述I2C通信总线异常，或读写寄存器无效时，所述基板管理控制器210(BMC)还可以向所述风扇控制器120发送重启信号(Reset)，重启所述风扇控制器120。
当所述基板管理控制器210(BMC)正常状态(即BMC active)时，I2C通信总线无效状态信号(I2C_FAIL)例如设为高电平，同时和重启信号(Reset)信号为高电平，并向所述风扇控制器120输出方波信号表示所述基板管理控制器210(BMC)自身正常工作状态。
当所述风扇控制器120异常，或所述I2C通信总线异常，或读写寄存器无效时，所述基板管理控制器210(BMC)会先重启所述风扇控制器120，看是否会恢复正常，如果所述风扇控制器120还是无法恢复正常，所述基板管理控制器210(BMC)会拉低I2C通信总线无效状态信号(I2C_FAIL)，使I2C通信总线无效状态信号(I2C_FAIL)变为低电平给所述逻辑控制电路112，这样控制风扇的风扇脉冲信号会切换为所述脉冲发生器113产生的驱动风扇正常工作的风扇脉冲默认信号，风扇脉冲默认信号能绝对保证服务器系统的风扇在正常转速下正常运行。
此外，当所述I2C通信总线断掉时，I2C通信总线无效状态信号(I2C_FAIL)也会为低电平，所述逻辑控制电路112输出第一选择状态(PWM_HW)，这样控制风扇的风扇脉冲信号也会切换为所述脉冲发生器113产生的驱动风扇正常工作的风扇脉冲默认信号，风扇脉冲默认信号能绝对保证服务器系统的风扇在正常转速下正常运行。
所以本实施例的风扇控制电路100可以有效的防止风扇控制器120异常而导致的风扇无法正常工作，导致服务器系统异常，也有效的防止主板200到风扇控制板10的控制信号线cable线断裂(部分或全部)而导致的风扇无法正常工作，导致服务器系统异常。
于本实施例中，如图3所示，所述风扇控制电路100还包括：一供电电路130，与所述风扇连接器300相连。
其中，所述供电电路130包括：一备用电源131和一控制开关132。
于本实施例中，所述控制开关132分别与所述备用电源131、所述脉冲多路复用器114的所述输出端口以及所述风扇连接器300相连。
所述控制开关132例如为但不限于MOS晶体管等电子电路系统中常用的开关。本实施例中，以所述控制开关132为MOS晶体管，所述备用电源131为12V电源为例进行说明。
具体地，于本实施例中，当所述风扇控制器120的所述主供电电源正常工作时，所述控制开关132控制所述风扇连接器300与所述脉冲多路复用器114的所述输出端口通信连接；当所述风扇控制器120的所述主供电电源中断供电时，所述控制开关132控制所述风扇连接器300的所述风扇满速运转。
具体地，如图5所示，当所述I2C通信总线断掉或主供电电源的线路断掉或短路时，此时，所述风扇控制没有主电源供电，此时，由于MOS晶体管连接所述脉冲多路复用器114选择输出的所述风扇脉冲默认信号，所述风扇脉冲默认信号由12V备用电源131分压上拉，风扇脉冲信号占空比为100％，风扇会满速转，不至于不工作而导致服务器系统异常，甚至烧毁板卡。
所以本实施例的风扇控制电路100可以有效的防止所述I2C通信总线断掉或主供电电源的线路断掉或短路时而导致的风扇无法正常工作，导致服务器系统异常。
于本实施例中，如图4所示，所述风扇控制电路100还包括：一第一熔断器140和一第二熔断器150。
所述第一熔断器140和所述第二熔断器150分别与所述主供电电源连接；所述第一熔断器140和所述第二熔断器150分别对应与所述风扇的两个转子相连，分别对两个所述转子进行熔断保护。
由于双转子风扇时，我们使用两个熔断器：所述第一熔断器140和所述第二熔断器150分别给两个转子的供电做熔断保护，所以当一个风扇里的单个转子异常或短路时，不会影另外一个转子。这样做冗余设计时，相对于单个熔断器保护单个转子，双重保护风扇，由风扇N+1冗余变为2N+1冗余，我们可以选择性能差一点单经济效益更好的风扇，从而不至于过设计导致风扇自身的功耗过高，也可以有效的降低风扇成本。
此外，如图5所示，本实施例还提供一种风扇控制系统，包括一主板200、装设于所述主板200上的一基板管理控制器210、一风扇控制板10以及装设于所述风扇控制板10上的如上所述的风扇控制电路100。
上述已经对所述风扇控制电路100进行了详细说明，在此不再赘述。
此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的技术特征引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的结构和功能特征。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
综上所述，本发明除了考虑到基板管理控制器(BMC)的以及风扇的N+1冗余外，还兼顾了对整个风扇控制系统的各个环节进行异常检测和保护，在风扇控制系统异常时提供更有效，更稳定和全面的保护。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种风扇控制电路，适用于服务器，其特征在于：所述风扇控制电路包括：
一风扇控制器，与至少一个风扇连接器相连，且通过集成电路总线通信线与一基板管理控制器相连并输出一基板管理控制器风扇信号，所述风扇控制器由主供电电源供电；
一基板状态检测电路，分别与所述基板管理控制器和所述风扇控制器相连，检测所述基板管理控制器的心跳信号，并根据所述心跳信号控制输出风扇脉冲信号，以控制与所述风扇连接器相连的风扇正常工作。
2.根据权利要求1所述的风扇控制电路，其特征在于：所述基板状态检测电路包括：
一心跳信号检测电路，与所述基板管理控制器的心跳信号输出端相连，检测所述基板管理控制器的所述心跳信号并输出一心跳状态信号；
一逻辑控制电路，与所述心跳信号检测电路相连，根据所述心跳状态信号控制输出脉冲选择信号。
3.根据权利要求2所述的风扇控制电路，其特征在于：所述基板状态检测电路还包括：
一脉冲发生器，产生驱动风扇正常工作的风扇脉冲默认信号；
一脉冲多路复用器，分别与所述逻辑控制电路、所述脉冲发生器以及所述风扇控制器相连，当所述脉冲选择信号为第一选择状态时所述脉冲多路复用器选择输出所述风扇脉冲默认信号至所述脉冲多路复用器的输出端口，当所述脉冲选择信号为第二选择状态时所述脉冲多路复用器选择输出所述基板管理控制器风扇信号至所述脉冲多路复用器的所述输出端口。
4.根据权利要求1所述的风扇控制电路，其特征在于：所述风扇连接器与所述风扇控制器电性连接，所述风扇连接器检测所述风扇的运转速度并输出至所述风扇控制器。
5.根据权利要求3所述的风扇控制电路，其特征在于：所述逻辑控制电路还与所述基板管理控制器相连，当所述集成电路总线通信线为无效信号时所述基板管理控制器传输一集成电路总线通信无效状态信号至所述逻辑控制电路。
6.根据权利要求3所述的风扇控制电路，其特征在于：所述风扇控制电路还包括：一供电电路，与所述风扇连接器相连；所述供电电路包括：
一备用电源；
一控制开关，分别与所述备用电源、所述脉冲多路复用器的所述输出端口以及所述风扇连接器相连。
7.根据权利要求6所述的风扇控制电路，其特征在于：
当所述风扇控制器的所述主供电电源正常工作时，所述控制开关控制所述风扇连接器与所述脉冲多路复用器的所述输出端口通信连接；
当所述风扇控制器的所述主供电电源中断供电时，所述控制开关控制所述风扇连接器的所述风扇满速运转。
8.根据权利要求3所述的风扇控制电路，其特征在于：所述风扇控制电路还包括：
一第一熔断器和一第二熔断器，分别与所述主供电电源连接；
所述第一熔断器和所述第二熔断器分别对应与所述风扇的两个转子相连，分别对两个所述转子进行熔断保护。
9.一种风扇控制系统，其特征在于：包括一主板、装设于所述主板上的一基板管理控制器、一风扇控制板以及装设于所述风扇控制板上的如权利要求1至权利要求8任一权利要求所述的风扇控制电路。
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