CN219220794U - 一种兼容多类型风扇的控制及监测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种兼容多类型风扇的控制及监测电路，包括CPLD芯片、第一FAN控制电路、第二FAN控制电路和风扇连接器，风扇连接器设置有4PIN接口，CPLD芯片设置有FAN_PWM端、FAN_FG端、FAN_RD_GOOD端和FAN_SPEED端，其中，FAN_PWM端和FAN_FG端与第一FAN控制电路相连接，第一FAN控制电路与接口的其中2PIN相连接，FAN_RD_GOOD端和FAN_SPEED端与第二FAN控制电路相连接，第二FAN控制电路与接口的其中另外2PIN相连接，适用于PWM信号、FG信号、RD信号等多类型风扇调速和监控应用，兼容风扇不同接口连线，即插即用，实用性较强。

Description

一种兼容多类型风扇的控制及监测电路

技术领域

本实用新型涉及风扇散热技术领域，更具体地说，涉及一种兼容多类型风扇的控制及监测电路。

背景技术

随着科技的发展，电子产品的市场需求也越来越大，如路由器，交换机等设备。为了满足消费者对电子产品不断提高的质量和使用要求，电子产品也随之增加了不少功能，由于电子产品的功耗会随着其功能的增加而增加，电子产品整机散热就成为一个严峻的问题。

为了对电子产品整机进行散热，通常会涉及到散热器的选型，例如，当选用风扇作为散热器对电子产品整机进行散热时，由于同一套电子产品整机设备上的机壳已经基本固定，留给风扇的安装和放置空间都比较有限，能够使用的风扇的尺寸基本固定，风扇作为单一设备，其电路是固定的，通常同一类型风扇只能适配于与之相配的电路才能运行，因此，如果只能应用一种风扇处理模式电路，那就会减少风扇的多样兼容性，导致电子产品整机的散热解决方案固定死板，灵活性不足，一旦散热效果不佳，不仅会导致对电子产品整机的散热成本增加，还会影响电子产品的使用性能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种兼容多类型风扇的控制及监测电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种兼容多类型风扇的控制及监测电路，包括CPLD芯片、第一FAN控制电路、第二FAN控制电路和风扇连接器，所述风扇连接器设置有4PIN接口，所述CPLD芯片设置有FAN_PWM端、FAN_FG端、FAN_RD_GOOD端和FAN_SPEED端，其中，所述FAN_PWM端和FAN_FG端与第一FAN控制电路相连接，所述第一FAN控制电路与接口的其中2PIN相连接，所述FAN_RD_GOOD端和FAN_SPEED端与第二FAN控制电路相连接，所述第二FAN控制电路与接口的其中另外2PIN相连接。

优选的，所述第一FAN控制电路包括NMOS管Q2，所述NMOS管Q2的源极接地，所述NMOS管Q2的栅极与FAN_PWM端连接，所述NMOS管Q2的漏极分别连接电阻R1和电阻R2，所述电阻R1的另一端依次并联电容C3和电容C2，所述电容C3的另一端接地，所述电容C2与电阻R1相连接的一端分别连接第一VDD端和电感元件L1，所述电容C2的另一端接地，所述电感元件L1的另一端分别连接第一VCC端和电容C1，所述电容C1的另一端接地。

优选的，所述第一FAN控制电路还包括PNP三极管Q1，所述PNP三极管Q1的基极与电阻R2的另一端连接，所述PNP三极管Q1的发射极与电阻R1的另一端连接，所述PNP三极管Q1的集电极分别连接电容C4和风扇连接器的PIN2，所述电容C4的另一端接地。

优选的，所述第一FAN控制电路还包括第二VCC端，所述第二VCC端分别与FAN_FG端和风扇连接器的PIN3连接。

优选的，所述第二FAN控制电路包括NPN三极管FQ1，所述NPN三极管FQ1的集电极分别连接电阻FR1和FR3，所述电阻FR3的另一端分别连接FAN_RD_GOOD端和电容FC1，所述电容FC1的另一端接地，所述NPN三极管FQ1的发射极接地，所述NPN三极管FQ1的基极分别连接电阻FR2、电阻FR4和电容FC2，所述电阻FR1的另一端连接第三VCC端并与电阻FR2的另一端相连接，所述电容FC2的另一端接地，所述电阻FR4的另一端连接肖特基二极管D1的P级，所述肖特基二极管D1的N级分别与PNP三极管Q1的集电极和风扇连接器的PIN2连接。

优选的，所述第二FAN控制电路还包括PNP三极管FQ2和NPN三极管FQ3，所述NPN三极管FQ3的基极分别连接电阻FR8和电容FC5，所述电容FC5的另一端接地，所述电阻FR8的另一端连接FAN_SPEED端，所述NPN三极管FQ3的发射极接地，所述NPN三极管FQ3的集电极分别连接电阻FR6和电阻FR7，所述电阻FR6的另一端分别连接电阻FR5和PNP三极管FQ2的基极，所述电阻FR5的另一端连接第二VDD端并与PNP三极管FQ2的发射极相连接。

优选的，所述电阻FR7的另一端与电阻FR6的另一端连接，所述电阻FR7的另一端还连接稳压二极管FD1的负极，所述稳压二极管FD1的正极连接PNP三极管FQ2的集电极，所述稳压二极管FD1的正极还并联电容FC3和电容FC4，所述电容FC3和电容FC4与稳压二极管FD1的正极相连接的一端还与风扇连接器的PIN4连接，所述电容FC3和电容FC4的另一端均接地，所述风扇连接器的PIN1接地。

优选的，所述稳压二极管FD1的正极还并联两个续流二极管FD2，所述稳压二极管FD1的正极与两个续流二极管FD2的负极连接，两个所述续流二极管FD2的正极接地。

优选的，所述第一VCC端的电压为12V，所述第二VCC端和第三VCC端的电压均为3.3V。

优选的，所述第一VDD端和第二VDD端的电压均为12V。

本实用新型的有益效果在于：区别于现有技术，本实用新型的兼容多类型风扇的控制及监测电路通过设置CPLD芯片，以及与CPLD芯片相连接的第一FAN控制电路、第二FAN控制电路和风扇连接器，使得该控制及监测电路适用于PWM信号、FG信号、RD信号等多类型风扇调速和监控应用，针对不同类型的风扇，兼容风扇不同接口连线，均可直接即插即用，操作简单，实用性较强。

附图说明

图1是本实用新型实施例中兼容多类型风扇的控制及监测电路的工作连接示意图；

图2是本实用新型实施例中兼容多类型风扇的控制及监测电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术工人在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型实施例如图1中所示，一种兼容多类型风扇的控制及监测电路，包括CPLD芯片100、第一FAN控制电路200、第二FAN控制电路300和风扇连接器400，风扇连接器400设置有4PIN接口，CPLD芯片100设置有FAN_PWM端、FAN_FG端、FAN_RD_GOOD端和FAN_SPEED端，其中，FAN_PWM端和FAN_FG端与第一FAN控制电路200相连接，第一FAN控制电路200与接口的其中2PIN相连接，FAN_RD_GOOD端和FAN_SPEED端与第二FAN控制电路300相连接，第二FAN控制电路300与接口的其中另外2PIN相连接。

本实用新型实施例如图2中所示，第一FAN控制电路200包括NMOS管Q2，NMOS管Q2的源极接地，NMOS管Q2的栅极与FAN_PWM端连接，NMOS管Q2的漏极分别连接电阻R1和电阻R2，电阻R1的另一端依次并联电容C3和电容C2，电容C3的另一端接地，电容C2与电阻R1相连接的一端分别连接第一VDD端和电感元件L1，电容C2的另一端接地，电感元件L1的另一端分别连接第一VCC端和电容C1，电容C1的另一端接地。

本实用新型实施例如图2中所示，第一FAN控制电路200还包括PNP三极管Q1，PNP三极管Q1的基极与电阻R2的另一端连接，PNP三极管Q1的发射极与电阻R1的另一端连接，PNP三极管Q1的集电极分别连接电容C4和风扇连接器400的PIN2，电容C4的另一端接地。

本实用新型实施例如图2中所示，第一FAN控制电路200还包括第二VCC端，第二VCC端分别与FAN_FG端和风扇连接器400的PIN3连接。

本实施例中，第一VCC端的电压为12V，即VCC12V；第二VCC端的电压为3.3V，即VCC3V3；第一VDD端的电压为12V，即VDD12V。

本实用新型实施例如图2中所示，第二FAN控制电路300包括NPN三极管FQ1，NPN三极管FQ1的集电极分别连接电阻FR1和FR3，电阻FR3的另一端分别连接FAN_RD_GOOD端和电容FC1，电容FC1的另一端接地，NPN三极管FQ1的发射极接地，NPN三极管FQ1的基极分别连接电阻FR2、电阻FR4和电容FC2，电阻FR1的另一端连接第三VCC端并与电阻FR2的另一端相连接，电容FC2的另一端接地，电阻FR4的另一端连接肖特基二极管D1的P级，肖特基二极管D1的N级分别与PNP三极管Q1的集电极和风扇连接器400的PIN2连接。

本实用新型实施例如图2中所示，第二FAN控制电路300还包括PNP三极管FQ2和NPN三极管FQ3，NPN三极管FQ3的基极分别连接电阻FR8和电容FC5，电容FC5的另一端接地，电阻FR8的另一端连接FAN_SPEED端，NPN三极管FQ3的发射极接地，NPN三极管FQ3的集电极分别连接电阻FR6和电阻FR7，电阻FR6的另一端分别连接电阻FR5和PNP三极管FQ2的基极，电阻FR5的另一端连接第二VDD端并与PNP三极管FQ2的发射极相连接。

本实用新型实施例如图2中所示，电阻FR7的另一端与电阻FR6的另一端连接，电阻FR7的另一端还连接稳压二极管FD1的负极，稳压二极管FD1的正极连接PNP三极管FQ2的集电极，稳压二极管FD1的正极还并联电容FC3和电容FC4，电容FC3和电容FC4与稳压二极管FD1的正极相连接的一端还与风扇连接器400的PIN4连接，电容FC3和电容FC4的另一端均接地，风扇连接器400的PIN1接地。其中，稳压二极管FD1为3PIN二极管，其中一个PIN悬空，不连线。

本实用新型实施例如图2中所示，稳压二极管FD1的正极还并联两个续流二极管FD2，稳压二极管FD1的正极与两个续流二极管FD2的负极连接，两个续流二极管FD2的正极接地。

本实施例中，第三VCC端的电压为3.3V，即VCC3V3；第二VDD端的电压为12V，即VDD12V。

下面以实际采用本实用新型实施例的兼容多类型风扇的控制及监测电路为例，说明其工作原理：

若风扇为3PIN接口风扇类型模式，则PIN1代表接地端,PIN2代表电源，PIN3代表FG信号。该风扇工作原理主要是依靠FG信号根据频率判断风扇转速，输出FG(FAN_FG)信号给到CPLD芯片处理，CPLD芯片再根据接收到的FG信号，软调整输出PWM(FAN_PWM)信号给到外部控制电路，从而控制电源端为脉宽频率输出，并通过PIN2反馈到风扇内部。

整个工作过程，风扇连接座与主板连接座相连，PIN1接地,PIN2接电源，PIN3接FG信号。此风扇是PWM频率脉宽控制风扇转速，多档位调整。当整机上电工作时，PIN3通过电阻R3接3.3V上拉，提供高电位信号，此时，FG会根据风扇的转速输出不同频率的脉冲信号给到CPLD芯片，CPLD芯片软处理FG信号后，会解析FG提供的频率，动态输出PWM信号给到NMOS管Q2，此时，根据NMOS管Q2的开关原理图，结合PNP三极管Q1以及外围匹配电路：当PWM输出为高电平时，NMOS管Q2导通，PNP三极管Q1导通，风扇连接器PIN2输出12V,当PWM输出为低电平时，NMOS管Q2截止，PNP三极管Q1截止，风扇连接器PIN2输出0V,CPLD芯片通过控制PWM信号频率，PIN2也相应输出12V频率脉冲，以此来到达控制风扇转速的目的，根据肖特基二极管D1的单调性，当肖特基二极管D1的N级有12V时，P级不受影响，达到隔离效果。

若风扇为4PIN接口风扇类型模式，PIN1代表接地端,PIN2为NC,悬空状态，PIN3代表RD信号，PIN4代表电源。此类型风扇只有两种工作模式，分别是低速和全速模式，风扇转速主要由PIN4的供电电源决定。

全速模式供电电源12V,低速模式供电电源8.1V。该风扇工作原理为：当电源上电后，风扇会工作，此时PIN2信号内部是开漏输出模式，外围通过电阻FR2接3.3V上拉，如图2所示。当风扇正常运行时，RD内部输出低电平，根据NPN三极管FQ1的工作特性,此时FAN_RD_GOOD信号为高，信号给到CPLD芯片处理，软处理判断风扇正常运行；当风扇工作异常时，RD内部输出高电平，根据NPN三极管FQ1的工作特性,此时FAN_RD_GOOD信号为低，信号给到CPLD芯片处理，软处理判断风扇工作异常。

当整机上电时，初始状态是控制风扇为低速模式，减少整机功耗。此时CPLD芯片会默认输出低电平。根据NPN三极管FQ3工作原理，此时NPN三极管FQ3截止，导致PNP三极管FQ2的基级为高电平，此时PNP三极管FQ2也截止；稳压二极管FD1为3.9V稳压二极管，根据稳压二极管FD1特性结合两个续流二极管FD2，此时VCC_FAN信号电平约为8.1V，给到风扇PIN4供电源，从而让风扇工作在低速模式状态。

同理，当整机功耗加大，需要加大散热时，FAN_SPEED输出为高电平。根据NPN三极管FQ3工作原理，此时NPN三极管FQ3导通，PNP三极管FQ2的基级为低电平，此时PNP三极管FQ2也导通。VCC_FAN信号电平直接供电12V，给到风扇PIN4供电源，从而让风扇工作在全速模式状态。

以上两种类型的风扇普遍用于现在的网通类电子产品，由上可知，本实用新型实施例的兼容多类型风扇的控制及监测电路满足现有主流风扇的需求设计，满足多类型风扇同时兼容使用，而且，使用一个风扇连接器就可适用多种风扇接口，使用简便灵活。

应当理解的是，对本领域普通技术工人来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种兼容多类型风扇的控制及监测电路，其特征在于：包括CPLD芯片、第一FAN控制电路、第二FAN控制电路和风扇连接器，所述风扇连接器设置有4PIN接口，所述CPLD芯片设置有FAN_PWM端、FAN_FG端、FAN_RD_GOOD端和FAN_SPEED端，其中，所述FAN_PWM端和FAN_FG端与第一FAN控制电路相连接，所述第一FAN控制电路与接口的其中2PIN相连接，所述FAN_RD_GOOD端和FAN_SPEED端与第二FAN控制电路相连接，所述第二FAN控制电路与接口的其中另外2PIN相连接。

2.根据权利要求1所述的兼容多类型风扇的控制及监测电路，其特征在于：所述第一FAN控制电路包括NMOS管Q2，所述NMOS管Q2的源极接地，所述NMOS管Q2的栅极与FAN_PWM端连接，所述NMOS管Q2的漏极分别连接电阻R1和电阻R2，所述电阻R1的另一端依次并联电容C3和电容C2，所述电容C3的另一端接地，所述电容C2与电阻R1相连接的一端分别连接第一VDD端和电感元件L1，所述电容C2的另一端接地，所述电感元件L1的另一端分别连接第一VCC端和电容C1，所述电容C1的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的兼容多类型风扇的控制及监测电路，其特征在于：所述第一FAN控制电路还包括PNP三极管Q1，所述PNP三极管Q1的基极与电阻R2的另一端连接，所述PNP三极管Q1的发射极与电阻R1的另一端连接，所述PNP三极管Q1的集电极分别连接电容C4和风扇连接器的PIN2，所述电容C4的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的兼容多类型风扇的控制及监测电路，其特征在于：所述第一FAN控制电路还包括第二VCC端，所述第二VCC端分别与FAN_FG端和风扇连接器的PIN3连接。

5.根据权利要求4所述的兼容多类型风扇的控制及监测电路，其特征在于：所述第二FAN控制电路包括NPN三极管FQ1，所述NPN三极管FQ1的集电极分别连接电阻FR1和FR3，所述电阻FR3的另一端分别连接FAN_RD_GOOD端和电容FC1，所述电容FC1的另一端接地，所述NPN三极管FQ1的发射极接地，所述NPN三极管FQ1的基极分别连接电阻FR2、电阻FR4和电容FC2，所述电阻FR1的另一端连接第三VCC端并与电阻FR2的另一端相连接，所述电容FC2的另一端接地，所述电阻FR4的另一端连接肖特基二极管D1的P级，所述肖特基二极管D1的N级分别与PNP三极管Q1的集电极和风扇连接器的PIN2连接。

6.根据权利要求5所述的兼容多类型风扇的控制及监测电路，其特征在于：所述第二FAN控制电路还包括PNP三极管FQ2和NPN三极管FQ3，所述NPN三极管FQ3的基极分别连接电阻FR8和电容FC5，所述电容FC5的另一端接地，所述电阻FR8的另一端连接FAN_SPEED端，所述NPN三极管FQ3的发射极接地，所述NPN三极管FQ3的集电极分别连接电阻FR6和电阻FR7，所述电阻FR6的另一端分别连接电阻FR5和PNP三极管FQ2的基极，所述电阻FR5的另一端连接第二VDD端并与PNP三极管FQ2的发射极相连接。

7.根据权利要求6所述的兼容多类型风扇的控制及监测电路，其特征在于：所述电阻FR7的另一端与电阻FR6的另一端连接，所述电阻FR7的另一端还连接稳压二极管FD1的负极，所述稳压二极管FD1的正极连接PNP三极管FQ2的集电极，所述稳压二极管FD1的正极还并联电容FC3和电容FC4，所述电容FC3和电容FC4与稳压二极管FD1的正极相连接的一端还与风扇连接器的PIN4连接，所述电容FC3和电容FC4的另一端均接地，所述风扇连接器的PIN1接地。

8.根据权利要求7所述的兼容多类型风扇的控制及监测电路，其特征在于：所述稳压二极管FD1的正极还并联两个续流二极管FD2，所述稳压二极管FD1的正极与两个续流二极管FD2的负极连接，两个所述续流二极管FD2的正极接地。

9.根据权利要求8所述的兼容多类型风扇的控制及监测电路，其特征在于：所述第一VCC端的电压为12V，所述第二VCC端和第三VCC端的电压均为3.3V。

10.根据权利要求9所述的兼容多类型风扇的控制及监测电路，其特征在于：所述第一VDD端和第二VDD端的电压均为12V。

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