CN113719463A - 一种机架设备的散热系统及其异常识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机架设备的散热系统及其异常识别方法，机架设备的散热系统包括：多个供风设备，多个供风设备用于给机架设备提供风源且每个供风设备均包括通信模块；PWM控制芯片，PWM控制芯片同时与多个供风设备通信连接，以用于控制多个供风设备的转速，以及用于获取多个供风设备的运转状况；监控单元，监控单元同时与PWM控制芯片和温控芯片通信连接，监控单元用于接收温控芯片的温度数据并获取温度数据中的温度最大值，并且，监控单元用于获取PWM控制芯片中的运转状况，并根据运转状况设定供风设备的转速值，以将转速值传输至PWM控制芯片；温控芯片，温控芯片用于获取机架设备的温度数据，并将温度数据传输至监控单元。

Description

一种机架设备的散热系统及其异常识别方法

技术领域

本发明涉及散热技术领域，具体涉及一种机架设备的散热系统及其异常识别方法。

背景技术

热问题是一个关乎系统性能的问题。设备中各个器件或者芯片都有自己工作的温度要求，超过了设备工作温度的要求，会导致器件或芯片的性能下降，减少器件和芯片的寿命，甚至因过温，导致整个系统宕机。

现有的设备散热方案中，一般都是使用温度传感器来采集温度，由脉宽调制技术来实现风扇转速的控制，进而实现整机的自动化散热。控制风扇转速的PWM波，一般通过单片机定时器的输出比较来产生。单片机通过引脚与风扇直连，由引脚输出一定占空比的PWM波来控制风扇的转速。

当前的技术方案，在使用单片机定时器输出比较模式产生PWM波的时候，由于共摸干扰或者电磁干扰，产生的波形有可能不稳定，导致风扇的转速震荡，影响整个系统的散热，进而影响设备的性能，甚至造成整个系统宕机。当风扇本身发生异常时，也无法感知到，无法对发生异常的风扇进行处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机架设备的散热系统及其异常识别方法，以解决现有的散热系统产生的波形不稳定，导致风扇的转速震荡，从而影响散热的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种机架设备的散热系统，所述机架设备的散热系统包括：多个供风设备，多个所述供风设备用于给所述机架设备提供风源且每个所述供风设备均包括通信模块；PWM控制芯片，所述PWM控制芯片同时与多个所述供风设备通信连接，以用于控制多个所述供风设备的转速，以及用于获取多个所述供风设备的运转状况；监控单元，所述监控单元同时与所述PWM控制芯片和温控芯片通信连接，所述监控单元用于接收所述温控芯片的温度数据并获取所述温度数据中的温度最大值，并且，所述监控单元用于获取所述PWM控制芯片中的运转状况，并根据所述运转状况设定所述供风设备的转速值，以将所述转速值传输至所述PWM控制芯片；温控芯片，所述温控芯片用于获取所述机架设备的温度数据，并将所述温度数据传输至所述监控单元。

可选择地，所述散热系统包括多个PWM控制芯片，且多个所述PWM控制芯片相互通信连接，并同时与选择芯片连接，所述选择芯片用于选择性地与多个所述PWM控制芯片中的任意一个连接并将连接数据传输至所述监控单元。

可选择地，所述监控单元通过数据控制总线控制所述PWM控制芯片。

可选择地，所述PWM控制芯片和所述监控单元通过数据传输总线进行数据相互传输。

可选择地，，所述监控单元通过I2C总线向所述PWM控制芯片的对应寄存器写入期望的转速值。

可选择地，所述供风设备为风扇。

本发明还提供一种基于上述的机架设备的散热系统的异常识别方法，其特征在于，所述异常识别方法包括：

S1：获取所述温控芯片的温度值；

S2：根据所述温度值，得到所述供风设备的期望转速值；

S3：将所述期望转速值写入所述PWM控制芯片，得到PWM波；

S4：根据所述PWM波，以及所述供风设备的反馈信号，得到所述供风设备的转速值；

S5：根据所述供风设备的转速值，得到供风设备的运行状态；

S6：获取多个所述供风设备的运行状态中处于异常状态的供风设备；

S7：标记所述异常状态的供风设备，并对所述异常状态的供风设备进行处理。

可选择地，所述步骤S4中，根据所述PWM波，以及所述供风设备的反馈信号，得到所述供风设备的转速值包括：

所述PWM波用于控制所述供风设备的转速，所述PWM控制芯片接收来自所述供风设备的反馈信号，并对所述PWM波进行微调，以得到所述供风设备的转速值。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明采用专用的PWM控制芯片，可以稳定地生成PWM波输出，摒弃以往通过定时器的输出比较来输出PWM波，较以往的方案而言，输出更稳定，不容易出现风扇的抖动；

2.本发明能够精准地控制风扇的转速，避免旧方案中以直接通过监控单元的引脚输出一定占空比的PWM波的方式去控制风扇转速，这种控制比较粗略，不能够很好地实现节能化散热。

3.本发明相比旧方案而言，可以感知到风扇本身是否正常，能很好的监控散热系统是否正常运行。发生异常时可以及时提醒用户，具体是哪一个风扇发生异常。

附图说明

图1为本发明所提供的机架设备的散热系统的结构示意图；

图2为本发明所提供的机架设备的散热系统的异常识别方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种机架设备的散热系统，参考图1所示，所述机架设备的散热系统包括：多个供风设备，多个所述供风设备用于给所述机架设备提供风源且每个所述供风设备均包括通信模块；PWM控制芯片，所述PWM控制芯片同时与多个所述供风设备通信连接，以用于控制多个所述供风设备的转速，以及用于获取多个所述供风设备的运转状况；监控单元，所述监控单元同时与所述PWM控制芯片和温控芯片通信连接，所述监控单元用于接收所述温控芯片的温度数据并获取所述温度数据中的温度最大值，并且，所述监控单元用于获取所述PWM控制芯片中的运转状况，并根据所述运转状况设定所述供风设备的转速值，以将所述转速值传输至所述PWM控制芯片；温控芯片，所述温控芯片用于获取所述机架设备的温度数据，并将所述温度数据传输至所述监控单元。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明采用专用的PWM控制芯片，可以稳定地生成PWM波输出，摒弃以往通过定时器的输出比较来输出PWM波，较以往的方案而言，输出更稳定，不容易出现风扇的抖动；

2.本发明能够精准地控制风扇的转速，避免旧方案中以直接通过监控单元的引脚输出一定占空比的PWM波的方式去控制风扇转速，这种控制比较粗略，不能够很好地实现节能化散热。

3.本发明相比旧方案而言，可以感知到风扇本身是否正常，能很好的监控散热系统是否正常运行。发生异常时可以及时提醒用户，具体是哪一个风扇发生异常。

具体地，温控芯片采集机架设备的温度，监控单元可以通过I2C总线获取到机架设备内部各部分的温度，并从中选择出最大温度。根据最大温度值，监控单元通过I2C向PWM控制芯片的对应寄存器写入期望的转速值，由PWM控制芯片产生稳定精准的PWM波，从而控制风扇转速。同时，PWM控制芯片还能接受风扇的转速反馈，进行PWM占空比的微调，达到精准控制的目的，实现自动化的节能散热系统。

可选择地，所述散热系统包括多个PWM控制芯片，且多个所述PWM控制芯片相互通信连接，并同时与选择芯片连接，所述选择芯片用于选择性地与多个所述PWM控制芯片中的任意一个连接并将连接数据传输至所述监控单元。

监控单元根据适当的算法将风扇转速转换成PWM控制芯片的目标转速寄存器的值，然后向PWM控制芯片的目标转速寄存器写入该值，由PWM控制芯片内部的硬件逻辑来产生PWM波输出，控制风扇的转速。风扇会向PWM控制芯片发送一个反馈信号，该信号能够让PWM控制芯片对输出的PWM波的占空比进行微调，提高风扇控制的精度。当风扇本身发生异常时，PWM控制芯片可以向监控单元发送ALTER_INT中断信号，当监控单元收到中断信号后，去读取PWM控制芯片相应的寄存器，确定是哪一路的风扇出现异常，然后对其进行处理。

可选择地，所述监控单元通过数据控制总线控制所述PWM控制芯片。

可选择地，所述PWM控制芯片和所述监控单元通过数据传输总线进行数据相互传输。

可选择地，所述监控单元通过I2C总线向所述PWM控制芯片的对应寄存器写入期望的转速值。

可选择地，所述供风设备为风扇。当然，本领域技术人员可以选择其他结构或设备作为供风设备，本发明不做具体限制。

本发明还提供一种基于上述的机架设备的散热系统的异常识别方法，参考图2所示，所述异常识别方法包括：

S1：获取所述温控芯片的温度值；

S2：根据所述温度值，得到所述供风设备的期望转速值；

S3：将所述期望转速值写入所述PWM控制芯片，得到PWM波；

S4：根据所述PWM波，以及所述供风设备的反馈信号，得到所述供风设备的转速值；

S5：根据所述供风设备的转速值，得到供风设备的运行状态；

S6：获取多个所述供风设备的运行状态中处于异常状态的供风设备；

S7：标记所述异常状态的供风设备，并对所述异常状态的供风设备进行处理。

具体地，监控单元通过I2C读取温控芯片采集到的机箱内部各个板卡以及CPU的温度，从中取出最大温度值。之后，根据最大温度设定合适的风扇期望转速值，根据期望转速值计算要写入到PWM控制芯片的目标转速寄存器的计数值，并将计算得到的计数值写入PWM控制芯片对应的寄存器中，由PWM控制芯片内部的硬件逻辑完成相应占空比的PWM波输出，从而控制风扇转速。PWM控制芯片也会接受来自风扇的反馈信号，对输出的PWM波进行微调，实现风扇精确是转速控制。

最后，由于风扇在运行过程中可能会出现线路异常等问题，因此，在本发明中，风扇会将运行过程中的运行信息反馈至PWM控制芯片中。PWM控制芯片将异常风扇进行标记，以便于维修人员对异常风扇进行维修处理。

这种方法采用轮询的方式，每一轮都会进行一次，如果监控单元除了负责机箱散热控制外，还要做其他的一些机箱公共管理工作，可以通过定时器，每隔一段时间进行检测。

当然，在此之前需要完成相关的初始化，包括监控单元I2C总线初始化、GPIO初始化、PWM控制芯片的初始化，包括风扇初始转速值、是否开启异常中断等。

可选择地，所述步骤S4中，根据所述PWM波，以及所述供风设备的反馈信号，得到所述供风设备的转速值包括：

所述PWM波用于控制所述供风设备的转速，所述PWM控制芯片接收来自所述供风设备的反馈信号，并对所述PWM波进行微调，以得到所述供风设备的转速值。

基于此，本发明具有如下技术效果：

第一，采用专用的PWM控制芯片，摒弃定时器通过输出比较产生PWM波形，增强了稳定性，抗共摸或电磁干扰的能力强，大大减少风扇因严重共摸或电磁干扰情况下的抖动问题。

第二，根据机箱内部各个板卡以及CPU的温度驱动风扇，PWM控制芯片可以接收风扇实际的转速反馈，进行微调，实现风扇转速的精准控制，实现整机的节能化散热。

第三，监控单元可以感知到风扇本身是否发生异常，以便及时处理。

第四，本方案可以通过将PWM控制芯片进行级联，来完成更大范围的智能化散热。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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)

1.一种机架设备的散热系统，其特征在于，所述机架设备的散热系统包括：

多个供风设备，多个所述供风设备用于给所述机架设备提供风源且每个所述供风设备均包括通信模块；

PWM控制芯片，所述PWM控制芯片同时与多个所述供风设备通信连接，以用于控制多个所述供风设备的转速，以及用于获取多个所述供风设备的运转状况；

监控单元，所述监控单元同时与所述PWM控制芯片和温控芯片通信连接，所述监控单元用于接收所述温控芯片的温度数据并获取所述温度数据中的温度最大值，并且，所述监控单元用于获取所述PWM控制芯片中的运转状况，并根据所述运转状况设定所述供风设备的转速值，以将所述转速值传输至所述PWM控制芯片；

温控芯片，所述温控芯片用于获取所述机架设备的温度数据，并将所述温度数据传输至所述监控单元。

2.根据权利要求1所述的机架设备的散热系统，其特征在于，所述散热系统包括多个PWM控制芯片，且多个所述PWM控制芯片相互通信连接，并同时与选择芯片连接，所述选择芯片用于选择性地与多个所述PWM控制芯片中的任意一个连接并将连接数据传输至所述监控单元。

3.根据权利要求1所述的机架设备的散热系统，其特征在于，所述监控单元通过数据控制总线控制所述PWM控制芯片。

4.根据权利要求1所述的机架设备的散热系统，其特征在于，所述PWM控制芯片和所述监控单元通过数据传输总线进行数据相互传输。

5.根据权利要求1所述的机架设备的散热系统，其特征在于，所述监控单元通过I2C总线向所述PWM控制芯片的对应寄存器写入期望的转速值。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的机架设备的散热系统，其特征在于，所述供风设备为风扇。

7.一种基于权利要求1-6中任意一项所述的机架设备的散热系统的异常识别方法，其特征在于，所述异常识别方法包括：

S1：获取所述温控芯片的温度值；

S2：根据所述温度值，得到所述供风设备的期望转速值；

S3：将所述期望转速值写入所述PWM控制芯片，得到PWM波；

S4：根据所述PWM波，以及所述供风设备的反馈信号，得到所述供风设备的转速值；

S5：根据所述供风设备的转速值，得到供风设备的运行状态；

S6：获取多个所述供风设备的运行状态中处于异常状态的供风设备；

S7：标记所述异常状态的供风设备，并对所述异常状态的供风设备进行处理。

8.根据权利要求7所述的机架设备的散热系统的异常识别方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据所述PWM波，以及所述供风设备的反馈信号，得到所述供风设备的转速值包括：

所述PWM波用于控制所述供风设备的转速，所述PWM控制芯片接收来自所述供风设备的反馈信号，并对所述PWM波进行微调，以得到所述供风设备的转速值。

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