CN109253104A - 一种控制风扇的设备、方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制风扇的设备，所述设备包括：在位信号电路；所述在位信号电路，用于当风扇插入时产生风扇在位信号；所述风扇在位信号连接电子熔丝的使能端；所述电子熔丝的第一端连接所述风扇的供电电源，所述电子熔丝的第二端连接所述风扇的第一端，当所述电子熔丝被使能时，所述电子熔丝的第一端与所述电子熔丝的第二端接通为所述风扇供电。利用本发明提供的控制风扇的设备，能够在风扇在位时控制供电电源为风扇供电，风扇不在位时控制供电电源停止为风扇供电，减小了系统的功耗。本发明还公开了一种控制风扇的方法及系统。

Description

一种控制风扇的设备、方法及系统

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种控制风扇的设备、方法及系统。

背景技术

随着网络化的不断发展，数据中心在企业中的应用越来越广泛，作为数据中心构成单元的服务器机柜的安装密度不断增加，同时由于服务器性能的提高，服务器机柜的元件数目和功耗急剧增加，从而导致服务器机柜的散热阻抗大、热流密度高且散热性能差，严重影响了机柜的性能，甚至会导致热失效现象的出现。针对这种现象，目前服务器机柜往往会安装多颗风扇进行散热。

传统为风扇供电的方法一般用CPLD(Complex programmable logic device，复杂可编程逻辑器件)控制VR(Voltage Regulator，电压调整)芯片，输出满足风扇功耗的电压。这种方式在服务器机柜开机时即启动风扇供电系统，供电时不考虑风扇的在位状态，即无论风扇是否在位，都会输出电压，造成了功耗的浪费。

发明内容

为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本发明提供一种控制风扇的设备、方法及系统，能够在风扇在位时控制供电电源为风扇供电，在风扇不在位时控制供电电源停止为其供电，减小了系统的功耗。

本发明公开了一种控制风扇的设备，所述设备包括：在位信号电路；

所述在位信号电路，用于当风扇插入时产生风扇在位信号；所述风扇在位信号连接电子熔丝的使能端；

所述电子熔丝的第一端连接所述风扇的供电电源，所述电子熔丝的第二端连接所述风扇的第一端，当所述电子熔丝被使能时，所述电子熔丝的第一端与所述电子熔丝的第二端接通为所述风扇供电。

可选的，所述设备还包括：MOS管隔离电路；

所述MOS管隔离电路连接在所述风扇在位信号和所述电子熔丝的使能端之间。

可选的，所述设备还包括：滤波电容；

所述滤波电容连接在所述电子熔丝的使能端与地之间。

可选的，所述设备还包括：控制单元和三极管隔离电路；

所述控制单元，用于向所述风扇的第二端发送PWM控制信号，所述PWM控制信号用于控制所述风扇的转速；

所述三极管隔离电路连接于所述控制单元和所述风扇的第二端之间，所述三极管隔离电路，用于将所述PWM控制信号进行隔离后发送给所述风扇。

可选的，所述设备还包括：稳压管；

所述稳压管连接在所述风扇的第二端和地之间。

可选的，每个所述风扇包括两个转子，每个风扇对应两个所述电子熔丝；

所述风扇插入时产生的风扇在位信号连接对应的两个所述电子熔丝的使能端。

可选的，所述控制单元为CPLD。

可选的，所述在位信号电路的第一引脚连接高电位，所述在位信号电路的风扇在位引脚接地；所述第二引脚输出所述风扇在位信号；

当所述风扇插入时，所述第二引脚与所述风扇在位引脚接通，所述风扇在位信号为低电平；

当所述风扇未插入时，所述第二引脚与所述第一引脚接通，所述风扇在位信号为高电平。

本申请实施例还公开了一种控制风扇的方法，应用于所述控制风扇的设备，包括：

当风扇插入时产生风扇在位信号；所述风扇在位信号连接电子熔丝的使能端；所述电子熔丝的第一端连接所述风扇的供电电源，所述电子熔丝的第二端连接所述风扇的第一端；

当所述电子熔丝被使能时，所述电子熔丝的第一端与所述电子熔丝的第二端接通为所述风扇供电。

本申请实施例还公开了一种控制风扇的系统，包括所述控制风扇的设备，还包括：风扇和电子熔丝。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本申请提供的控制风扇的设备包括的在位信号电路，可以在风扇插入时产生风扇在位信号，风扇在位信号连接电子熔丝的使能端，电子熔丝的第一端连接所述风扇的供电电源，电子熔丝的第二端连接所述风扇的第一端。当风扇在位时，电子熔丝接收到风扇在位信号从而被使能，电子熔丝的第一端与所述电子熔丝的第二端接通，即相当于将供电电源与所述风扇的第一端接通，使供电电源为风扇供电；当风扇不在位时，电子熔丝接收不到风扇在位信号，无法被使能，电子熔丝的第一端与所述电子熔丝的第二端断开，即相当于将供电电源与所述风扇的第一端断开，使供电电源停止为风扇供电。利用本申请提供的控制风扇的设备，在风扇在位时控制供电电源为风扇供电，在风扇不在位时控制供电电源停止为风扇供电，从而减小了系统的功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例一提供的一种控制风扇的设备的示意图；

图2为本申请实施例二提供的在位信号电路的工作原理示意图；

图3为本申请实施例三提供的一种控制风扇的设备的示意图；

图4为本申请实施例四提供的一种控制风扇的设备的示意图；

图5为本申请实施例五提供的一种控制风扇的设备的示意图；

图6为本申请实施例六提供的一种控制风扇的方法的流程图；

图7为本申请实施例七提供的一种控制风扇的系统的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

参见图1，该图为本申请实施例一提供的一种控制风扇的设备的示意图。

本申请实施例所述控制风扇的设备包括：在位信号电路101。此外，所述设备的应用环境还包括：风扇102、电子熔丝(e-fuse)103和供电电源104。

其中电子熔丝103可以起到电路功能选择的作用，可以通过自动编程使得电路更加智能化与自动化，具体应用于本申请时的原理如下：

计算机的逻辑会蚀刻或硬编码到芯片上，在芯片完成后不能改变，如果需要两种内部逻辑设计不同的芯片，以往需要进行分别的设计与研发以得到两款芯片，但采用电子熔丝的编程电路，可以使电路实现运行时刻的状态变化，此时只需要设计一款芯片，根据外部信号进行数据选择，可以实现两种状态间的转换。

此外电子熔丝103还具有完好和熔断两种状态，处于完好状态时电子熔丝103正常工作，在电流超过其允许限额时熔断，处于熔断状态时电子熔丝103可以认为已断路，即电子熔丝103起到了保险丝的作用。

在位信号电路101，用于当风扇102插入时产生风扇在位信号，所述风扇在位信号连接电子熔丝103的使能端。

电子熔丝103的运行状态包括第一端与第二端断开，第一端与第二端接通两种，根据使能端接收到的风扇在位信号进行状态间的转换。

所述电子熔丝103的第一端连接所述风扇102的供电电源104，所述电子熔丝103的第二端连接所述风扇102的第一端，当所述电子熔丝103被使能时，所述电子熔丝103的第一端与所述电子熔丝103的第二端接通为所述风扇102供电。

本申请实施例一提供的控制风扇的设备，可以在风扇插入时产生风扇在位信号，风扇在位信号连接电子熔丝的使能端，电子熔丝的第一端连接风扇的供电电源，电子熔丝的第二端连接风扇的第一端。当风扇在位时，电子熔丝接收到风扇在位信号从而被使能，电子熔丝的第一端与所述电子熔丝的第二端接通，即相当于将供电电源与所述风扇的第一端接通，使供电电源为风扇供电；当风扇不在位时，电子熔丝接收不到风扇在位信号，无法被使能，电子熔丝的第一端与所述电子熔丝的第二端断开，即相当于将供电电源与所述风扇的第一端断开，使供电电源停止为风扇供电。利用本申请实施例提供的控制风扇的设备，在风扇在位时控制供电电源为风扇供电，在风扇不在位时控制供电电源停止为风扇供电，从而减小了系统的功耗。

实施例二：

上述实施例介绍了控制风扇的设备的工作原理，下面结合附图具体介绍在位信号电路的工作原理。

参见图2，该图为本申请实施例二提供的在位信号电路的工作原理示意图。

在位信号电路的第一引脚连接高电位，所述在位信号电路的风扇在位引脚接地；所述第二引脚输出所述风扇在位信号。

其中高电位端可以是与供电电源直接相连，也可以是通过电阻分压得到供电电源的部分电压，本申请实施例对其不作具体限定。

当所述风扇未插入时，所述第二引脚与所述第一引脚接通，所述风扇在位信号为高电平。

此时第二引脚与第一引脚接通，第二引脚输出的的风扇在位信号为高电平，电子熔丝根据风扇在位信号判断出风扇未插入，电子熔丝的第一端与电子熔丝的第二端不会接通，即与电子熔丝的第一端相连的供电电源未对系统供电。

当所述风扇插入时，所述第二引脚与所述风扇在位引脚接通，所述风扇在位信号为低电平。

此时第二引脚输出的的风扇在位信号为低电平，电子熔丝根据风扇在位信号判断出风扇已经插入，电子熔丝的第一端与电子熔丝的第二段接通，与电子熔丝的第一端相连的供电电源对系统进行供电。

本申请实施例二提供的在位信号电路，根据风扇的在位状态切换不同的引脚连接状态以改变对外输出的风扇在位信号的电平，在风扇不在位时产生的风扇在位信号不能使电子熔丝第一端与第二端接通，供电电源不能为风扇供电，在风扇在位时产生的风扇在位信号使电子熔丝第一端与第二端接通，接通供电电源为风扇供电，从而有效降低了系统的功耗。

实施例三：

基于本申请实施例一提供的控制风扇的设备，本申请实施例还提供了另一种控制风扇的设备，下面结合附图具体说明。

参见图3，该图为本申请实施例三提供的一种控制风扇的设备的示意图。

所述设备包括：在位信号电路101、MOS管隔离电路305和滤波电容Cv。所述设备的应用环境还包括：风扇102、电子熔丝103和供电电源104。

MOS管隔离电路305连接在所述风扇在位信号和所述电子熔丝的使能端之间。

当风扇在位时，电子熔丝103的第一端与第二端接通，供电电源通过电子熔丝103为风扇供电时可能在电子熔丝103的使能端上产生电流，该电流可能由电子熔丝103的使能端流向在位信号电路101，这与风扇在位信号的传输反向相反，可能带来扰乱信号，此时为了实现电路信号的单向导通，需要加入隔离电路。

通过添加所述MOS管隔离电路305可以隔离掉来自电子熔丝103使能端的反向电流，防止其对在位信号电路产生干扰。

滤波电容Cv连接在所述电子熔丝的使能端与地之间。

所述滤波电容Cv可吸收电路工作过程中产生的电流波动和插拔电源时串入的干扰，使得在位信号电路的工作性能更加稳定。

本申请实施例三提供的控制风扇的设备增加了MOS管隔离电路和滤波电容，排除了反向电流、电流波动和经由插拔电源时串入的干扰的影响，能够充分减少在位信号电路受到的干扰，使得在位信号电路的工作性能更加稳定

实施例四：

基于实施例一提供的控制风扇的设备，本申请实施例还提供了另一种控制风扇的设备，下面结合附图具体说明。

参见图4，该图为本申请实施例四提供的一种控制风扇的设备的示意图。

所述设备包括：在位信号电路101、控制单元405、三极管隔离电路406和稳压管D。所述设备的应用环境还包括：风扇102、电子熔丝103和供电电源104。

所述控制单元405，用于向风扇102的第二端发送PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制信号，所述PWM控制信号用于控制风扇的转速。

控制单元405可以为CPLD(Complex programmable logic device，复杂可编程逻辑器件)，还可为以下任意一种：单片机、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)和DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)芯片。

风扇102的转速由风扇的功率决定，风扇102的功率的调节可以通过改变风扇102两端的电压来实现。PWM控制信号的每一脉冲宽度均相等，通过改变脉冲列的周期可以调整频率，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化，即通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制对风扇输出电压的目的，进而控制风扇102的转速。

需要注意的是本申请实施例所述设备为了提升热插拔性能，避免热插拔时电路中可能产生的瞬时电压和瞬时电流损坏主板，在控制单元405后加入了保护电路，保护电路由三极管隔离电路406和稳压管D组成。

所述三极管隔离电路406连接于控制单元405和风扇102的第二端之间，三极管隔离电路406用于将PWM控制信号进行隔离后发送给所述风扇。

三极管隔离电路406实现了控制单元405与风扇102第二端之间电路电流的单向导通，避免风扇102第二端传输的反向电流对控制单元102产生干扰。

所述稳压管D连接在所述风扇的第二端和地之间，稳压管可以将控制单元405的电压稳定在正常工作的范围内，防止热插拔时产生的反向电压损坏主板。

本申请实施例四提供的控制风扇的设备，通过控制单元实现对风扇转数的控制，加入三极管隔离电路排除了反向电流对控制单元的影响，同时加入稳压管防止热插拔时的反向电压损坏主板，增加了设备在热插拔时的安全性。

实施例五：

参见图5，该图为本申请实施例五提供的一种控制风扇的设备的示意图。

所述设备包括：在位信号电路101。述设备的应用环境还包括：风扇102、第一电子熔丝103a、第二电子熔丝103b和供电电源104。

风扇102包括两个转子，每个转子分别对应一个电子熔丝，风扇第一端连接第一电子熔丝103a的第二端和第二电子熔丝103b的第二端。

风扇102插入时产生的风扇在位信号分别连接对应的两个电子熔丝的使能端。供电电源104连接第一电子熔丝103a的第一端和第二电子熔丝103b的第一端

本申请实施例五提供的控制风扇的设备，当风扇在位时，两个电子熔丝接收到风扇在位信号从而被使能，每个电子熔丝的第一端与对应的电子熔丝的第二端接通，使供电电源为风扇的两个转子分别供电；当风扇不在位时，两个电子熔丝均接收不到风扇在位信号，均无法被使能，两个电子熔丝的第一端与所述电子熔丝的第二端断开，供电电源停止为每个转子供电。利用本申请实施例提供的控制风扇的设备，不仅有效减小了系统功耗，也实现了风扇两个转子的单独供电，易于排查风扇问题，方便了设备的维修。

实施例六：

基于上述实施例提供的控制风扇的设备，本申请实施例还提供了一种控制风扇的方法，下面结合附图进行说明。

参见图6，该图为本申请实施例六提供的一种控制风扇的方法的流程图。

本申请实施例所述方法包括如下步骤：

S601：当风扇插入时产生风扇在位信号，所述风扇在位信号连接电子熔丝的使能端；所述电子熔丝的第一端连接所述风扇的供电电源，所述电子熔丝的第二端连接所述风扇的第一端。

S602：当所述电子熔丝被使能时，所述电子熔丝的第一端与所述电子熔丝的第二端接通为所述风扇供电。

本申请实施例六提供的控制风扇的方法，当风扇在位时，电子熔丝接收到风扇在位信号从而被使能，电子熔丝的第一端与电子熔丝的第二端接通，即相当于将供电电源与风扇的第一端接通，使供电电源为风扇供电；当风扇不在位时，电子熔丝接收不到风扇在位信号，无法被使能，电子熔丝的第一端与电子熔丝的第二端断开，即相当于将供电电源与所述风扇的第一端断开，使供电电源停止为风扇供电，利用本申请实施例提供的控制风扇的方法，能够有效降低系统的功耗。

实施例七：

基于上述实施例提供的控制风扇的设备，本申请实施例还提供了一种控制风扇的系统，下面结合附图进行说明。

参见图7，该图为本申请实施例七提供的一种控制风扇的系统的结构图。

所述控制风扇的系统700包括：在位信号电路101、风扇102和电子熔丝103。

本申请实施例七提供的控制风扇的系统，当风扇在位时，利用电子熔丝接收到风扇在位信号从而被使能，电子熔丝的第一端与电子熔丝的第二端接通，即相当于将供电电源与风扇的第一端接通，使供电电源为风扇供电；当风扇不在位时，电子熔丝接收不到风扇在位信号，无法被使能，电子熔丝的第一端与电子熔丝的第二端断开，即相当于将供电电源与风扇的第一端断开，使供电电源停止位风扇供电。利用本申请提供的控制风扇的系统，使得供电电源不需要始终为风扇输出电压，从而减小了系统的功耗。

上述实施例中，对于各个实施例的描写都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种控制风扇的设备，其特征在于，包括：在位信号电路；

所述在位信号电路，用于当风扇插入时产生风扇在位信号；所述风扇在位信号连接电子熔丝的使能端；

所述电子熔丝的第一端连接所述风扇的供电电源，所述电子熔丝的第二端连接所述风扇的第一端，当所述电子熔丝被使能时，所述电子熔丝的第一端与所述电子熔丝的第二端接通为所述风扇供电。

2.根据权利要求1所述的控制风扇的设备，其特征在于，还包括：MOS管隔离电路；

所述MOS管隔离电路连接在所述风扇在位信号和所述电子熔丝的使能端之间。

3.根据权利要求2所述的控制风扇的设备，其特征在于，还包括：滤波电容；

所述滤波电容连接在所述电子熔丝的使能端与地之间。

4.根据权利要求1所述的控制风扇的设备，其特征在于，还包括：控制单元和三极管隔离电路；

所述控制单元，用于向所述风扇的第二端发送PWM控制信号，所述PWM控制信号用于控制所述风扇的转速；

所述三极管隔离电路连接于所述控制单元和所述风扇的第二端之间，所述三极管隔离电路，用于将所述PWM控制信号进行隔离后发送给所述风扇。

5.根据权利要求4所述的控制风扇的设备，其特征在于，还包括：稳压管；

所述稳压管连接在所述风扇的第二端和地之间。

6.根据权利要求1-5任一项所述的控制风扇的设备，其特征在于，每个所述风扇包括两个转子，每个风扇对应两个所述电子熔丝；

所述风扇插入时产生的风扇在位信号连接对应的两个所述电子熔丝的使能端。

7.根据权利要求4所述的控制风扇的设备，其特征在于，所述控制单元为CPLD。

8.根据权利要求1所述的控制风扇的设备，其特征在于，所述在位信号电路的第一引脚连接高电位，所述在位信号电路的风扇在位引脚接地；所述第二引脚输出所述风扇在位信号；

当所述风扇插入时，所述第二引脚与所述风扇在位引脚接通，所述风扇在位信号为低电平；

当所述风扇未插入时，所述第二引脚与所述第一引脚接通，所述风扇在位信号为高电平。

9.一种控制风扇的方法，其特征在于，应用于以上权利要求1-8任一项所述的设备，包括：

当风扇插入时产生风扇在位信号；所述风扇在位信号连接电子熔丝的使能端；所述电子熔丝的第一端连接所述风扇的供电电源，所述电子熔丝的第二端连接所述风扇的第一端；

当所述电子熔丝被使能时，所述电子熔丝的第一端与所述电子熔丝的第二端接通为所述风扇供电。

10.一种控制风扇的系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的设备，还包括：风扇和电子熔丝。