CN111120385B - 一种智能温控poe交换机及控温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能温控POE交换机及控温方法，其中交换机包括交换机主控模块、POE模块、MCU模块、感温模块、风扇驱动模块及可调速风扇；POE模块、感温模块、风扇驱动模块分别与所述MCU模块连接，所述风扇驱动模块与所述可调速风扇连接；感温模块用于采集交换机主控模块的温度，并发送至MCU模块；MCU模块用于获取POE模块的温度及接收感温模块发送的温度信号，分别计算POE模块和交换机主控模块的实时采集温度与其对应的预设温度阀值的温度差，并根据数值较大的一组温度差调节PWM信号占空比，并发送至风扇驱动模块。本方案考虑了POE模块和交换机主控模块的耐温特性的差异，对可调速风扇转速的控制更为准确，兼顾控温、噪声小和能耗低的特点。

Description

一种智能温控POE交换机及控温方法

技术领域

本发明涉及交换机温控技术领域，尤其涉及一种智能温控POE交换机及控温方法。

背景技术

控温是许多电子设备需要关注的问题，关键器件温度过高，直接影响设备的性能和寿命。许多高功率设备仅通过增加散热片的方式难以满足散热要求，于是增加风扇成为一个非常有效的散热方式。

出于成本考虑，许多设备配备的散热风扇，通常为普通的2PIN直流风扇，这种风扇虽然价格相对便宜，但也存在较大的缺陷，风扇只能以额定的转速运行，噪声大、功耗高，风扇使用寿命也大打折扣，且如果风扇出现故障无法知晓，故存在一定的安全隐患。

随着人们对产品品质及降噪节能的重视，很多设备开始使用3PIN或4PIN风扇，这两种风扇都具有转速反馈线，MCU可通过转速反馈线获取风扇的转速信息，从而可向用户提示故障信息。4PIN的风扇还具有PWM(脉冲宽度调制)调速功能，根据关键器件的温度，通过MCU控制PWM信号占空比调节风扇的转速，实现节能降噪，在控温和噪声之间寻找平衡点。

现有的调速温控方式，通常只量测设备内某一关键器件的温度，以单一器件的温度为依据，对于有多个关键器件的设备，这种方式局限性比较大；或者量测多个关键器件温度，以温度最高者为依据，这种方式未考虑到各关键器件耐温特性可能存在差异。例如POE交换机产品，交换机部分和POE部分在一定程度上是独立的，交换机主控模块的MAC芯片与POE芯片温度除相互影响，主要还与各自的负载情况有关，其中POE芯片支持获取自身的实时温度，单以MAC芯片温度或单以POE芯片温度为测控对象都不合适。另外在正常工作的前提下，MAC芯片的耐温能力比POE芯片要差很多，若以温度最高者为依据作为调速标准，则很难做的准确的控制。

比如，MAC芯片表面温度超过85度可能就会出现丢包问题，这个温度已存在风险，而POE芯片达到86度还有较多的裕量，若以MAC芯片为依据，则风扇应全速运行；若以温度较高的POE芯片为依据，则还不必要全速运转。这种情况显然以存在风险的MAC芯片的温度为依据来控制风扇转速更合理。

发明内容

本发明提供了一种智能温控POE交换机及控温方法，以解决现有技术中控温方案没有考虑器件耐温特性差异而导致风扇调速不合理的问题。

本发明第一方面，提供了一种智能温控POE交换机，包括交换机主控模块、POE模块、MCU模块、感温模块、风扇驱动模块及可调速风扇；

所述POE模块、感温模块、风扇驱动模块分别与所述MCU模块连接，所述风扇驱动模块与所述可调速风扇连接；

所述感温模块用于采集所述交换机主控模块的温度，并发送至所述MCU模块；

所述MCU模块用于获取所述POE模块的温度及接收所述感温模块发送的温度信号，分别计算所述POE模块和交换机主控模块的实时采集温度与其对应的预设温度阀值的温度差，并根据数值较大的一组温度差调节PWM信号占空比，并发送至所述风扇驱动模块。

本发明提供的智能温控POE交换机，通过感温模块采集交换机主控模块的温度，并发送至MCU模块，POE模块本身支持获取自身的实时温度，可直接通过MCU模块连接POE模块，进而获取POE模块的实时温度，针对POE模块和交换机主控模块预设有不同的温度阀值，然后分别计算POE模块和交换机主控模块的实时采集温度与其对应的预设温度阀值的温度差，MCU模块根据数值较大的一组温度差调节PWM信号占空比，并发送至风扇驱动模块，再用风扇驱动模块控制可调速风扇转动。本方案考虑了POE模块和交换机主控模块的耐温特性的差异，根据POE模块和交换机主控模块的实时采集温度与其对应的预设温度阀值的温度差较大的一组来调节PWM信号占空比，与现有的单纯以温度最高者为依据作为调速标准相比，对可调速风扇转速的控制更为准确，兼顾控温、噪声小和能耗低的特点。

进一步地，所述MCU模块存储有所述交换机主控模块和POE模块的风扇启动温度阀值、PWM调速温度阀值、超温告警温度阀值；

当所述交换机主控模块和POE模块的温度均低于各自的风扇启动温度阀值时，可调速风扇停止转动；

当所述交换机主控模块和POE模块中至少一个的温度高于或等于各自对应的风扇启动温度阀值且都小于各自对应的PWM调速温度阀值时，可调速风扇以一个预先设定的恒定低转速运转；

当所述交换机主控模块和POE模块中至少一个的温度高于或等于各自对应的PWM调速温度阀值且都小于各自对应的超温告警温度阀值时，对应PWM信号占空比以所述交换机主控模块和POE模块中实时温度超出各自对应的PWM调速温度阀值较大的温度值作为参考温度值进行调节，将PWM信号占空比划分为若干档，当所述参考温度值每超过一设定度数，PWM信号占空比提高一档；

当所述交换机主控模块和POE模块中至少一个的温度高于或等于各自对应的超温告警温度阀值时，所述可调速风扇以最大转速运行。

具体的，通过MCU模块设置交换机主控模块的风扇启动温度阀值为T1，POE模块的风扇启动温度阀值为T2，当交换机主控模块和POE模块的温度都低于各自的风扇启动温度阀值时，可调速风扇停止运转，MCU模块输出的PWM信号占空比为0。设置交换机主控模块的PWM调速温度阀值为T3，POE模块的PWM调速温度阀值为T4，当交换机主控模块和POE模块的温度都低于各自的PWM调速温度阀值，且其中至少有一个模块的温度不低于对应的风扇启动温度阀值时，可调速风扇将以一个固定的低转速R1运行，MCU模块输出的PWM信号占空比为R1/最大转速。设置交换机主控模块的超温告警温度阀值为T5，POE模块的超温告警温度阀值为T6，当交换机主控模块和POE模块中至少有一个不低于对应的PWM调速温度阀值时且都低于对应的超温告警温度阀值时，PWM调速机制启动，MCU模块输出的PWM信号占空比根据温度的变化调整，智能调节风扇的转速；PWM调速机制启动后，风扇起始转速为R1，对应第1档，风扇最大转速为RM，将风扇转速划为N档，则相邻两档转速差可设置为(RM-R1)/(N-1)取整，风扇转速根据POE模块片或交换机主控模块温度调整，以温度超出对应的PWM调速温度阀值较多的模块温度为依据，且每超出对应的PWM调速温度阀值一设定度数，风扇转速提升一档。当交换机主控模块或POE模块温度达到或超过对应的超温告警温度阀值时，所有风扇将以最大转速RM运行。

进一步地，所述POE模块包括若干个POE芯片及数字隔离芯片，所述若干个POE芯片通过所述数字隔离芯片与所述MCU模块连接，所述MCU模块获取所述若干个POE芯片的温度，并以温度最高的POE芯片作为POE模块的最终温度，所述数字隔离芯片，用于高低压侧数字信号的隔离，交换机主控模块、MCU模块为低压侧，POE模块为高压侧。

进一步地，所述感温模块包括感温元件和与之串联的分压电阻，所述分压电阻的另一端用于连接电源，所述感温元件的另一端用于接地，所述感温元件靠近所述分压电阻的一端还与所述MCU模块的具有ADC功能的引脚连接，所述感温元件设置于所述交换机主控模块一侧，感温元件尽可能靠近交换机主控模块以减小误差。

MCU模块的ADC引脚接于感温元件分压端，将感温元件分压模拟信号转换为数字信号。通过感温元件的电阻与温度对照表，可得到感温元件的电压与温度对照表，MCU模块预先将感温元件的电压与温度对照表存储在内置存储器中，通过查表的方式得到交换机主控模块的温度。

进一步地，还包括隔离变压器、网络接口模块，所述交换机主控模块通过所述隔离变压器与所述网络接口模块连接。

还包括用于指示网口工作状态的通讯状态指示灯，所述通讯状态指示灯与所述交换机主控模块连接。

还包括电源模块，所述交换机主控模块、POE模块均与所述电源模块连接。

还包括与所述MCU模块连接的MAC芯片超温指示灯、POE芯片超温指示灯；

当交换机主控模块温度超过设定的预警温度时，MAC芯片超温指示灯常亮；当POE模块温度超过设定的预警温度时，POE芯片超温指示灯常亮；

当MAC芯片超温指示灯和/或POE芯片超温指示灯常亮时间超过设定的阀值时，所述MCU模块根据POE端口的供电优先级逐步关闭供电优先级较低的POE端口，直到MAC芯片超温指示灯、POE芯片超温指示灯均熄灭，避免POE交换机因长时间散热异常未改善而导致瘫痪或损坏。

进一步地，所述可调速风扇为包括电源线、接地线、转速反馈线和PWM调速线的4线PWM风扇，所述电源线用于连接电源，所述接地线用于接地，所述转速反馈线用于连接MCU模块，所述PWM调速线用于与所述风扇驱动模块连接，所述可调速风扇为一个或多个。

进一步地，还包括与所述MCU模块连接的风扇工作状态指示灯，当所述交换机主控模块和POE模块中至少一个的温度高于或等于预先设定的各自的风扇启动温度阀值，且所述MCU模块检测到的所述可调速风扇的转速为0时，说明可调速风扇已损坏，所述风扇工作状态指示灯常亮，提醒用户及时排查故障，避免因散热异常而导致设备损坏。

进一步地，所述风扇驱动模块包括NMOS，所述MCU模块具有PWM功能的引脚连接NMOS的栅级，可调速风扇的PWM调速线连接NMOS漏极，所述NMOS的源级接地。当可调速风扇为多个时，多个可调速风扇的PWM调速线共用，即统一调速，不同的可调速风扇的转速反馈线分别连接MCU模块不同的定时器/计数器外部输入端，分别侦测各个可调速风扇的转速信息，识别各个可转速风扇的工作状态。

本发明的第二方面，提供了一种智能温控POE交换机控温方法，包括以下步骤：

感温模块采集交换机主控模块的温度并发送至MCU模块；

MCU模块获取POE模块的温度；

MCU模块分别计算所述POE模块和交换机主控模块的实时采集温度与其对应的预设温度阀值的温度差，并根据数值较大的一组温度差调节PWM信号占空比，并发送至风扇驱动模块；

风扇驱动模块根据接收到的PWM信号控制可调速风扇的转速。

进一步地，所述MCU模块分别计算所述POE模块和交换机主控模块的实时采集温度与其对应的预设温度阀值的温度差，并根据数值较大的一组温度差调节PWM信号占空比，具体包括：

所述MCU模块存储有所述交换机主控模块和POE模块的风扇启动温度阀值、PWM调速温度阀值、超温告警温度阀值；

当所述交换机主控模块和POE模块的温度均低于各自的风扇启动温度阀值时，PWM信号占空比调节为0；

当所述交换机主控模块和POE模块中至少一个的温度高于或等于各自对应的风扇启动温度阀值且都小于各自对应的PWM调速温度阀值时，PWM信号占空比调节为一预先设定的恒定值；

当所述交换机主控模块和POE模块中至少一个的温度高于或等于各自对应的PWM调速温度阀值且都小于各自对应的超温告警温度阀值时，对应PWM信号占空比以所述交换机主控模块和POE模块中实时温度超出各自对应的PWM调速温度阀值更多的温度值作为参考温度值进行调节，将PWM信号占空比划分为N档，当所述参考温度值每超过一设定度数，PWM信号占空比提高一档；

当所述交换机主控模块和POE模块中至少一个的温度高于或等于各自对应的超温告警温度阀值时，PWM信号占空比调节为100％。

有益效果

本发明提供的智能温控POE交换机及控制方法，通过感温模块采集交换机主控模块的温度，并发送至MCU模块，POE模块本身支持获取自身的实时温度，可直接通过MCU模块连接POE模块，进而获取POE模块的实时温度，针对POE模块和交换机主控模块预设有不同的温度阀值，然后分别计算POE模块和交换机主控模块的实时采集温度与其对应的预设温度阀值的温度差，MCU模块根据数值较大的一组温度差调节PWM信号占空比，并发送至风扇驱动模块，再用风扇驱动模块控制可调速风扇转动。本方案考虑了POE模块和交换机主控模块的耐温特性的差异，根据POE模块和交换机主控模块的实时采集温度与其对应的预设温度阀值的温度差较大的一组来调节PWM信号占空比，与现有的单纯以温度最高者为依据作为调速标准相比，对可调速风扇转速的控制更为准确，兼顾控温、噪声小和能耗低的特点。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的智能温控POE交换机的结构示意图；

图2是图1提供的实施例中感温模块电路示意图；

图3是图1提供的实施例中风扇驱动模块电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种智能温控POE交换机，包括交换机主控模块100、POE模块101、MCU模块102、感温模块103、风扇驱动模块105及可调速风扇104；

所述POE模块101、感温模块103、风扇驱动模块105分别与所述MCU模块102连接，所述风扇驱动模块105与所述可调速风扇104连接；

所述感温模块103用于采集所述交换机主控模块100的温度，并发送至所述MCU模块102；

所述MCU模块102用于获取所述POE模块101的温度及接收所述感温模块103发送的温度信号，分别计算所述POE模块101和交换机主控模块100的实时采集温度与其对应的预设温度阀值的温度差，并根据数值较大的一组温度差调节PWM信号占空比，并发送至所述风扇驱动模块105。

本发明提供的智能温控POE交换机，通过感温模块103采集交换机主控模块100的温度，并发送至MCU模块102，POE模块101本身支持获取自身的实时温度，可直接通过MCU模块102连接POE模块101，进而获取POE模块101的实时温度，针对POE模块101和交换机主控模块100预设有不同的温度阀值，然后分别计算POE模块101和交换机主控模块100的实时采集温度与其对应的预设温度阀值的温度差，MCU模块102根据数值较大的一组温度差调节PWM信号占空比，并发送至风扇驱动模块105，再用风扇驱动模块105控制可调速风扇104转动。本方案考虑了POE模块101和交换机主控模块100的耐温特性的差异，根据POE模块101和交换机主控模块100的实时采集温度与其对应的预设温度阀值的温度差较大的一组来调节PWM信号占空比，与现有的单纯以温度最高者为依据作为调速标准相比，对可调速风扇104转速的控制更为准确，兼顾控温、噪声小和能耗低的特点。

本实施例中，所述MCU模块102存储有所述交换机主控模块100和POE模块101的风扇启动温度阀值、PWM调速温度阀值、超温告警温度阀值；

当所述交换机主控模块100和POE模块101的温度均低于各自的风扇启动温度阀值时，可调速风扇104停止转动；

当所述交换机主控模块100和POE模块101中至少一个的温度高于或等于各自对应的风扇启动温度阀值且都小于各自对应的PWM调速温度阀值时，可调速风扇104以一个预先设定的恒定低转速运转；

当所述交换机主控模块100和POE模块101中至少一个的温度高于或等于各自对应的PWM调速温度阀值且都小于各自对应的超温告警温度阀值时，对应PWM信号占空比以所述交换机主控模块100和POE模块101中实时温度超出各自对应的PWM调速温度阀值较大的温度值作为参考温度值进行调节，将PWM信号占空比划分为若干档，当所述参考温度值每超过一设定度数，PWM信号占空比提高一档；

当所述交换机主控模块100和POE模块101中至少一个的温度高于或等于各自对应的超温告警温度阀值时，所述可调速风扇104以最大转速运行。

具体的，通过MCU模块102设置交换机主控模块100的风扇启动温度阀值为T1，POE模块101的风扇启动温度阀值为T2，当交换机主控模块100和POE模块101的温度都低于各自的风扇启动温度阀值时，可调速风扇104停止运转，MCU模块102输出的PWM信号占空比为0。设置交换机主控模块100的PWM调速温度阀值为T3，POE模块101的PWM调速温度阀值为T4，当交换机主控模块100和POE模块101的温度都低于各自的PWM调速温度阀值，且其中至少有一个模块的温度不低于对应的风扇启动温度阀值时，可调速风扇104将以一个固定的低转速R1运行，MCU模块102输出的PWM信号占空比为R1/最大转速。设置交换机主控模块100的超温告警温度阀值为T5，POE模块101的超温告警温度阀值为T6，当交换机主控模块100和POE模块101中至少有一个不低于对应的PWM调速温度阀值时且都低于对应的超温告警温度阀值时，PWM调速机制启动，MCU模块102输出的PWM信号占空比根据温度的变化调整，智能调节风扇的转速；PWM调速机制启动后，风扇起始转速为R1，对应第1档，风扇最大转速为RM，将风扇转速划为N档，则相邻两档转速差可设置为(RM-R1)/(N-1)取整，风扇转速根据POE模块101或交换机主控模块100温度调整，以温度超出对应的PWM调速温度阀值较多的模块温度为依据，且每超出对应的PWM调速温度阀值一设定度数，风扇转速提升一档。当交换机主控模块100或POE模块101温度达到或超过对应的超温告警温度阀值时，所有风扇将以最大转速RM运行。

本实施例中，还包括电源模块106，所述交换机主控模块100、POE模块101均与所述电源模块106连接。交换机主控模块100包括MAC芯片、时钟电路、存储模块和复位电路，所述时钟电路、存储模块和复位电路分别与MAC芯片连接。当然交换机主控模块100不限于MAC单芯片方案，还可以包括具有PHY芯片扩展的芯片方案。MCU模块102包括具有硬件PWM功能和ADC功能的单片机；PWM功能可通过普通IO口加定时器中断的方式实现，为简化程序并保证PWM输出品质，本实施例采用具有硬件PWM功能的单片机，这种情况下需要我们做的就仅仅是计算一下周期计数值和占空比计数值，然后配置到相关的SFR(寄存器)中即可。优选的，MCU模块102可选择STC品牌具有PWM功能和ADC功能的单片机。

本实施例中，所述POE模块101包括若干个POE芯片及数字隔离芯片，所述若干个POE芯片通过所述数字隔离芯片与所述MCU模块102连接，所述MCU模块102获取所述若干个POE芯片的温度，并以温度最高的POE芯片作为POE模块101的最终温度，所述数字隔离芯片，用于高低压侧数字信号的隔离，交换机主控模块100、MCU模块102为低压侧，POE模块101为高压侧。POE芯片可选用IC plus公司的IP808AR，或TI公司的TPS23861PW，支持通过特定的指令获取自身的工作信息，包括单口功耗，总功耗，POE芯片温度等。数字隔离芯片可选择TI公司的ISO7241C，或Silicon公司的SI8641AB-B-IS。

本实施例中，所述感温模块103包括感温元件和与之串联的分压电阻，所述分压电阻的另一端用于连接电源，所述感温元件的另一端用于接地，所述感温元件靠近所述分压电阻的一端还与所述MCU模块102的具有ADC功能的引脚连接，所述感温元件设置于所述交换机主控模块100一侧，感温元件尽可能靠近交换机主控模块100以减小误差。

如图2所示，本实施例中，感温元件优选成本低、电阻温度系数大、灵敏度高的负温度系数热敏电阻NTC(温度越高时电阻越低)。MCU模块102的ADC引脚接于NTC分压端TEMP_MAC，将NTC分压模拟信号转换为数字信号。通过NTC的电阻与温度对照表，可得到NTC的电压与温度对照表，MCU模块102预先将NTC的电压与温度对照表存储在内置存储器中，通过查表的方式得到交换机主控模块100的温度。

本实施例中，还包括隔离变压器107、网络接口模块108、通讯状态指示灯109，所述交换机主控模块100通过所述隔离变压器107与所述网络接口模块108连接，所述通讯状态指示灯109与所述交换机主控模块100连接，通讯状态指示灯109用于指示网口工作状态。

本实施例中，还包括与所述MCU模块102连接的MAC芯片超温指示灯111、POE芯片超温指示灯112；

当交换机主控模块100温度超过设定的预警温度时，MAC芯片超温指示灯111常亮；当POE模块101温度超过设定的预警温度时，POE芯片超温指示灯112常亮；

当MAC芯片超温指示灯111和/或POE芯片超温指示灯112常亮时间超过设定的阀值时，所述MCU模块102根据POE端口的供电优先级逐步关闭供电优先级较低的POE端口，直到MAC芯片超温指示灯111、POE芯片超温指示灯112均熄灭，避免POE交换机因长时间散热异常未改善而导致瘫痪或损坏。

本实施例中，所述可调速风扇104优选包括电源线、接地线、转速反馈线和PWM调速线的4线PWM风扇，所述电源线用于连接电源，所述接地线用于接地，所述转速反馈线用于连接MCU模块102，所述PWM调速线用于与所述风扇驱动模块连接。

所述MCU模块102还连接有风扇工作状态指示灯113，当所述交换机主控模块100和POE模块101中至少一个的温度高于或等于预先设定的各自的风扇启动温度阀值，且所述MCU模块102检测到的所述可调速风扇104的转速为0时，说明可调速风扇104已损坏，所述风扇工作状态指示灯113常亮，提醒用户及时排查故障，避免因散热异常而导致设备损坏。在具体实施时，所述可调速风扇104为一个或多个。

所述MCU模块102还连接有POE工作状态指示灯110，POE工作状态指示灯用来指示POE端口的供电状态，当正常POE供电时，对应端口的POE工作状态指示灯常亮；当POE端口无法识别受电设备或未进行POE供电时，对应POE端口的工作状态指示不亮。

如图3所示，本实施例中，所述风扇驱动模块105包括NMOS，所述MCU模块102具有PWM功能的引脚连接NMOS的栅级，可调速风扇104的PWM调速线连接NMOS漏极，所述NMOS的源级接地。可调速风扇104的转速反馈线，将反馈信号“FAN_feedback”送入MCU模块102计数器，以获得风扇的转速信息。当可调速风扇104为多个时，多个可调速风扇104的PWM调速线(FAN_PWM端)共用，即统一调速，不同的可调速风扇104的转速反馈线(FAN_feedback端)分别连接MCU模块102不同的定时器/计数器外部输入端，分别侦测各个可调速风扇104的转速信息，识别各个可转速风扇的工作状态。

下面结合一具体智能温控POE交换机实例对控温原理进行说明，MAC芯片温度用Tmac表示，POE芯片温度用Tpoe表示，通过MCU模块102设置MAC芯片风扇启动温度阀值T1＝35℃，POE芯片风扇启动温度阀值为T2＝55℃，则当Tmac<35℃且Tpoe<55℃时，可调速风扇104转速为0，此时MCU模块102输出的PWM信号占空比为0；通过MCU模块102设置MAC芯片PWM温度阀值为T3＝45℃，POE芯片PWM温度阀值为T4＝65℃，则当35≤Tmac<45℃且Tpoe<65℃，或Tmac<45℃且55℃≤Tpoe<65℃时，风扇以一个固定的低转速R1运行，比如2500RPM，若可调速风扇104额定转速为7500RPM，则MCU模块102输出的PWM信号占空比为1/3；通过MCU模块102设置MAC芯片超温告警温度阀值为T5＝85℃，POE芯片超温告警温度阀值为T6＝105℃，当45℃≤Tmac<85℃且Tpoe<105℃，或65℃≤Tpoe<105℃且Tmac<85℃时，PWM调速机制启动，根据MAC芯片或POE芯片的温度，MCU模块102将通过PWM功能引脚输出对应占空比的方波信号控制风扇的转速，PWM方波频率可设置为10KHz。

PWM调速机制启动后，风扇起始转速为2500RPM，对应第1档，风扇最大转速为7500RPM，将风扇转速划为(T5-T3)+1或(T6-T4)+1＝41档。则相邻两档转速差可设置为(RM-R1)/(N-1)＝5000/40＝125转。风扇转速根据POE芯片或MAC芯片温度调整，以温度超出对应的PWM温度阀值较多芯片为准，且每超出对应的PWM温度阀值1℃，风扇转速提升1档。比如Tmac＝63℃,超出MAC芯片PWM温度阀值18℃，Tpoe＝80℃,超出POE芯片PWM温度阀值15℃，则以Tmac＝63℃为调速标准，风扇转速将调整为第19档，对应转速为R1+18*125＝4750转，需要MCU输出的PWM信号占空比为4750/7500，即19/30。

Tmac≧85℃或Tpoe≧105℃时，所有风扇将以最大转速RM运行，即单片机PWM引脚输出占空比为100％的信号控制风扇转速，且对应的超温指示灯常亮，提醒用户注意POE交换机当前工作状态，若一定时间超温指示灯未熄灭，应增加散热措施或手动断开一些优先级低的端口的POE供电。当有一个或多个超温告警指示灯长亮时间超过设定的阀值，说明设备散热能力已不能满足当前的环境，MCU模块102将自动根据供电优先级逐步关闭一些端口的供电，直到超温告警指示灯都为熄灭状态，避免POE交换机因长时间散热异常未改善而导致整个瘫痪或损坏。

本发明的第二方面，提供了一种智能温控POE交换机控温方法，包括以下步骤：

感温模块103采集交换机主控模块100的温度并发送至MCU模块102；

MCU模块102获取POE模块101的温度；

MCU模块102分别计算所述POE模块101和交换机主控模块100的实时采集温度与其对应的预设温度阀值的温度差，并根据数值较大的一组温度差调节PWM信号占空比，并发送至风扇驱动模块105；

风扇驱动模块105根据接收到的PWM信号控制可调速风扇104的转速。

详细的，所述MCU模块102分别计算所述POE模块101和交换机主控模块100的实时采集温度与其对应的预设温度阀值的温度差，并根据数值较大的一组温度差调节PWM信号占空比，具体包括：

所述MCU模块102存储有所述交换机主控模块100和POE模块101的风扇启动温度阀值、PWM调速温度阀值、超温告警温度阀值；

当所述交换机主控模块100和POE模块101的温度均低于各自的风扇启动温度阀值时，PWM信号占空比调节为0；

当所述交换机主控模块100和POE模块101中至少一个的温度高于或等于各自对应的风扇启动温度阀值且都小于各自对应的PWM调速温度阀值时，PWM信号占空比调节为一预先设定的恒定值；

当所述交换机主控模块100和POE模块101中至少一个的温度高于或等于各自对应的PWM调速温度阀值且都小于各自对应的超温告警温度阀值时，对应PWM信号占空比以所述交换机主控模块100和POE模块101中实时温度超出各自对应的PWM调速温度阀值更多的温度值作为参考温度值进行调节，将PWM信号占空比划分为N档，当所述参考温度值每超过一设定度数，PWM信号占空比提高一档；

当所述交换机主控模块100和POE模块101中至少一个的温度高于或等于各自对应的超温告警温度阀值时，PWM信号占空比调节为100％。

该智能温控POE交换机控温方法的具体实现方案，可参见上述智能温控POE交换机的技术方案，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种智能温控POE交换机，其特征在于，包括交换机主控模块、POE模块、MCU模块、感温模块、风扇驱动模块及可调速风扇；

所述POE模块、感温模块、风扇驱动模块分别与所述MCU模块连接，所述风扇驱动模块与所述可调速风扇连接；

所述感温模块用于采集所述交换机主控模块的温度，并发送至所述MCU模块；

所述MCU模块用于获取所述POE模块的温度及接收所述感温模块发送的温度信号，分别计算所述POE模块和交换机主控模块的实时采集温度与其对应的预设温度阀值的温度差，并根据数值较大的一组温度差调节PWM信号占空比，并发送至所述风扇驱动模块；

所述MCU模块存储有所述交换机主控模块和POE模块的风扇启动温度阀值、PWM调速温度阀值、超温告警温度阀值；

当所述交换机主控模块和POE模块的温度均低于各自的风扇启动温度阀值时，可调速风扇停止转动；

当所述交换机主控模块和POE模块中至少一个的温度高于或等于各自对应的风扇启动温度阀值且都小于各自对应的PWM调速温度阀值时，可调速风扇以一个预先设定的恒定低转速运转；

当所述交换机主控模块和POE模块中至少一个的温度高于或等于各自对应的PWM调速温度阀值且都小于各自对应的超温告警温度阀值时，对应PWM信号占空比以所述交换机主控模块和POE模块中实时温度超出各自对应的PWM调速温度阀值较大的温度值作为参考温度值进行调节，将PWM信号占空比划分为若干档，当所述参考温度值每超过一设定度数，PWM信号占空比提高一档；

当所述交换机主控模块和POE模块中至少一个的温度高于或等于各自对应的超温告警温度阀值时，所述可调速风扇以最大转速运行。

2.根据权利要求1所述的智能温控POE交换机，其特征在于，所述POE模块包括若干个POE芯片及数字隔离芯片，所述若干个POE芯片通过所述数字隔离芯片与所述MCU模块连接，所述MCU模块获取所述若干个POE芯片的温度，并以温度最高的POE芯片作为POE模块的最终温度。

3.根据权利要求1所述的智能温控POE交换机，其特征在于，所述感温模块包括感温元件和与之串联的分压电阻，所述分压电阻的另一端用于连接电源，所述感温元件的另一端用于接地，所述感温元件靠近所述分压电阻的一端还与所述MCU模块的具有ADC功能的引脚连接，所述感温元件设置于所述交换机主控模块一侧。

4.根据权利要求1所述的智能温控POE交换机，其特征在于，还包括隔离变压器、网络接口模块、电源模块，所述交换机主控模块通过所述隔离变压器与所述网络接口模块连接；所述交换机主控模块、POE模块均与所述电源模块连接；

还包括用于指示网口工作状态的通讯状态指示灯，所述通讯状态指示灯与所述交换机主控模块连接；

还包括与所述MCU模块连接的MAC芯片超温指示灯、POE芯片超温指示灯；

当交换机主控模块温度超过设定的预警温度时，MAC芯片超温指示灯常亮；当POE模块温度超过设定的预警温度时，POE芯片超温指示灯常亮；

当MAC芯片超温指示灯和/或POE芯片超温指示灯常亮时间超过设定的阀值时，所述MCU模块根据POE端口的供电优先级逐步关闭供电优先级较低的POE端口，直到MAC芯片超温指示灯、POE芯片超温指示灯均熄灭。

5.根据权利要求1所述的智能温控POE交换机，其特征在于，所述可调速风扇为包括电源线、接地线、转速反馈线和PWM调速线的4线PWM风扇，所述电源线用于连接电源，所述接地线用于接地，所述转速反馈线用于连接MCU模块，所述PWM调速线用于与所述风扇驱动模块连接；所述可调速风扇为一个或多个。

6.根据权利要求5所述的智能温控POE交换机，其特征在于，还包括与所述MCU模块连接的风扇工作状态指示灯，当所述交换机主控模块和POE模块中至少一个的温度高于或等于预先设定的各自的风扇启动温度阀值，且所述MCU模块检测到的所述可调速风扇的转速为0时，所述风扇工作状态指示灯常亮。

7.根据权利要求5或6所述的智能温控POE交换机，其特征在于，所述风扇驱动模块包括NMOS，所述MCU模块具有PWM功能的引脚连接NMOS的栅级，可调速风扇的PWM调速线连接NMOS漏极，所述NMOS的源极接地。

8.一种智能温控POE交换机控温方法，其特征在于，包括以下步骤：

感温模块采集交换机主控模块的温度并发送至MCU模块；

MCU模块获取POE模块的温度；

MCU模块分别计算所述POE模块和交换机主控模块的实时采集温度与其对应的预设温度阀值的温度差，并根据数值较大的一组温度差调节PWM信号占空比，并发送至风扇驱动模块；

风扇驱动模块根据接收到的PWM信号控制可调速风扇的转速；

其中，所述MCU模块分别计算所述POE模块和交换机主控模块的实时采集温度与其对应的预设温度阀值的温度差，并根据数值较大的一组温度差调节PWM信号占空比，具体包括：

所述MCU模块存储有所述交换机主控模块和POE模块的风扇启动温度阀值、PWM调速温度阀值、超温告警温度阀值；

当所述交换机主控模块和POE模块的温度均低于各自的风扇启动温度阀值时，PWM信号占空比调节为0；

当所述交换机主控模块和POE模块中至少一个的温度高于或等于各自对应的风扇启动温度阀值且都小于各自对应的PWM调速温度阀值时，PWM信号占空比调节为一预先设定的低转速恒定值；

当所述交换机主控模块和POE模块中至少一个的温度高于或等于各自对应的PWM调速温度阀值且都小于各自对应的超温告警温度阀值时，对应PWM信号占空比以所述交换机主控模块和POE模块中实时温度超出各自对应的PWM调速温度阀值更多的温度值作为参考温度值进行调节，将PWM信号占空比划分为N档，当所述参考温度值每超过一设定度数，PWM信号占空比提高一档；

当所述交换机主控模块和POE模块中至少一个的温度高于或等于各自对应的超温告警温度阀值时，PWM信号占空比调节为100%。

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