JP5491613B2 - サーバ用ファン制御システム - Google Patents

Description

本発明は、サーバ用ファン制御システムに関するものである。

現在、ラックサーバにおける各サーバは、自身の内部に設置されたファンによって放熱を行い、このラックサーバが動作する時、複数のファンが同時に作動する。例えば、２Ｕ（Ｕｎｉｔ、サーバの外部サイズを示す単位）のラックサーバに対して４個のサーバが必要であり、２Ｕのラックサーバが動作する時には４個のファンが同時に作動する。この際、ファンのエネルギーの消耗は大きいので省エネに不利である。また、これらのファンはサーバ内部に設置されるので放熱及びメンテナンスに不利である。

以上の問題点に鑑みて、本発明は、電力の消耗が少ないサーバ用ファン制御システムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係るサーバ用ファン制御システムは、サーバラック内部に装着された複数のサーバに対して放熱を行う。前記サーバ用ファン制御システムは、サーバラック外部に設置され、且つ電力供給ユニット、回転速度制御ユニット及び少なくとも１個のファンを備え、前記電力供給ユニットは少なくとも１個のサーバが動作する時に、該サーバから電圧を取得して前記少なくとも１個のファンに電力を供給し、前記回転速度制御ユニットはメインチップ及びファン制御器を備え、前記メインチップは、前記サーバの動作状況に基づいて一組のファン回転速度データを生成し、前記ファン制御器は前記メインチップと前記ファンとの間に電気的に接続され、且つ前記ファン回転速度データに基づいてファンの回転を制御する。

本発明に係るサーバ用ファン制御システムは、サーバラックの外部に設置され、且つ共同用ファンを採用して複数のサーバに対して放熱を行うので、電力の消耗を効果的に低下させると共に、メンテナンスも容易である。

本発明に係るサーバ用ファン制御システムにおける電力供給ユニットの回路図である。 本発明に係るサーバ用ファン制御システムにおける回転速度制御ユニットの回路図である。

以下、図面に基づいて、本発明に係るサーバ用ファン制御システムについて詳細に説明する。

図１及び図２を参照すると、本発明に係るサーバ用ファンの制御システムは、サーバラックの外部に設置され、サーバラック内部に設置された複数のサーバに対して放熱を行うことに用いられる。本実施形態において、サーバラックの内部には、４個のサーバが設置されるが、本実施形態においてそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４と表記する。

サーバ用ファンの制御システムは、電力供給ユニット１０、回転速度制御ユニット３０及び少なくとも１個のファン（図示せず）を備える。本実施形態において、ファンの数量は３個であり、本実施形態においてそれぞれＦＡＮ１、ＦＡＮ２、ＦＡＮ３と表記する。電力供給ユニット１０は、ＦＡＮ１、ＦＡＮ２、ＦＡＮ３に電力を供給し、回転速度制御ユニット３０は、ＦＡＮ１、ＦＡＮ２、ＦＡＮ３の回転速度を調節する。

電力供給ユニット１０は、複数の電力入力用コネクタ、複数のヒューズ、スイッチアレイ１３及び複数の制御回路１５を備える。本実施形態において、電力入力用コネクタの数はサーバの数と一致（即ち、４個である）し、且つそれぞれＣＯＮ１、ＣＯＮ２、ＣＯＮ３、ＣＯＮ４と表記する。電力入力用コネクタＣＯＮ１、ＣＯＮ２、ＣＯＮ３、ＣＯＮ４は、それぞれサーバＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４と電気的に接続されて、１２Ｖの電圧を受ける。ヒューズの数は４個であり、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４と表記する。電力入力用コネクタＣＯＮ１、ＣＯＮ２、ＣＯＮ３、ＣＯＮ４は、ヒューズＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を介してスイッチアレイ１３と電気的に接続される。スイッチアレイ１３は、任意のサーバＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が動作する時に導通されて、複数の制御回路１５に電圧を出力する。具体的には、スイッチアレイ１３は、１２個のダイオードを備え、該１２個のダイオードは、それぞれＤ１、Ｄ２、・・・、Ｄ１２と表記される。その中で、ダイオードＤ１、Ｄ５、Ｄ９の陽極は全てヒューズＦ１と電気的に接続され、ダイオードＤ２、Ｄ６、Ｄ１０の陽極は全てヒューズＦ２と電気的に接続され、ダイオードＤ３、Ｄ７、Ｄ１１の陽極は全てヒューズＦ３と電気的に接続され、ダイオードＤ４、Ｄ８、Ｄ１２の陽極は全てヒューズＦ４と電気的に接続される。ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ７、Ｄ８の陰極は、互いに電気的に接続されて第一電圧出力端Ｏ１とし、ダイオードＤ３、Ｄ４、Ｄ９、Ｄ１０の陰極は、互いに電気的に接続されて第二電圧出力端Ｏ２とし、ダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ１１、Ｄ１２の陰極は、互いに電気的に接続されて第三電圧出力端Ｏ３とする。これにより、任意の１個のサーバ又は複数のサーバが作動すると、第一電圧出力端Ｏ１、第一電圧出力端Ｏ２及び第一電圧出力端Ｏ３は、全て電圧を出力する。

本実施形態において、制御回路１５の数は３個である。以下、その中の１個を例として説明する。制御回路１５は、スイッチＵ１、抵抗Ｒ１及び電界効果トランジスタＱを備える。スイッチＵ１はホットスワップスイッチであり、且つそれぞれ電源ピンＶＣＣ、検知ピンＳＥＮＳＥ、接地ピンＧＮＤ及び制御ピンＧＡＴＡを備える。電源ピンＶＣＣは、第一電圧出力端Ｏ１と電気的に接続され、抵抗Ｒは、電源ピンＶＣＣと検知ピンＳＥＮＳＥとの間に電気的に接続される。抵抗Ｒはサンプリング抵抗である。抵抗Ｒ１に流れる電流値がスイッチＵ１の所定の臨界値を超えると、スイッチＵ１は、制御ピンＧＡＴＡを介して低レベルを出力し、抵抗Ｒ１に流れる電流値がスイッチＵ１の所定の臨界値を超えない場合、スイッチＵ１は、制御ピンＧＡＴＡを介して高レベルを出力する。電界効果トランジスタＱはＮチャンネル素子であり、且つグリッド電極Ｇ、ドレイン電極Ｄ及びソース電極Ｓを備える。グリッド電極Ｇは制御ピンＧＡＴＡと電気的に接続され、ドレイン電極Ｄは抵抗Ｒを介して第一電圧出力端Ｏ１と電気的に接続され、ソース電極ＳはファンＦＡＮ１と電気的に接続されてファンＦＡＮ１に電力を供給する。グリッド電極Ｇが制御ピンＧＡＴＡからの高レベルを受けた場合電界効果トランジスタＱは導通され、ソース電極Ｓが略１２Ｖの電圧を出力する。グリッド電極Ｇが制御ピンＧＡＴＡからの低レベルを受けた場合電界効果トランジスタＱは切断されてファンＦＡＮ１を保護する。

回転速度制御ユニット３０は、マルチプレクサＵ２、メインチップＵ３、複数の指示ランプＬ及びファン制御器Ｕ４を備える。

本実施形態において、マルチプレクサＵ２は、サーバＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４とメインチップＵ３との間に電気的に接続され、且つサーバＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の中の１個又は２個以上を選択してメインチップＵ３と通信するように制御する。マルチプレクサＵ２は、４個の信号選択ピンＳＥＬ１、ＳＥＬ２、ＳＥＬ３、ＳＥＬ４及びデータ伝送ピンＤＡＴＡを備える。４個の信号選択ピンＳＥＬ１、ＳＥＬ２、ＳＥＬ３、ＳＥＬ４は、それぞれ４個のサーバＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４と電気的に接続され、データ伝送ピンＤＡＴＡは、メインチップＵ３と電気的に接続される。

メインチップＵ３は、サーバＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４と電気的に接続される。サーバＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が動作する時、サーバＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４はメインチップＵ３にＰＲＥＳＥＮＴ信号を発送する。メインチップＵ３は、信号入力端子ＤＥ１、ＤＥ２、ＤＥ３、ＤＥ４、データ伝送端子ＳＤＡ、信号制御端子ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３、ＣＴ４及び信号出力端子ＯＵＴを備える。信号入力端子ＤＥ１、ＤＥ２、ＤＥ３、ＤＥ４は、それぞれサーバＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４と電気的に接続されて、ＰＲＥＳＥＮＴ信号を受信する。データ伝送端子ＳＤＡは、データ伝送ピンＤＡＴＡを介してマルチプレクサＵ２と電気的に接続されて、受信したＰＲＥＳＥＮＴ信号に基づいてマルチプレクサＵ２を制御して、対応するサーバＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を選択する。信号制御端子ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３、ＣＴ４は、それぞれ指示ランプＬを介して設置される。サーバＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の中の１個又は２個以上が選択された場合、メインチップＵ３は、対応する信号制御端子ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３、ＣＴ４を制御して高レベルを出力し、対応する指示ランプＬが点灯されて、対応するサーバが選択されたことを通知する。例えば、サーバＳ１が選択された場合、信号制御端子ＣＴ１は高レベルを出力して対応する指示ランプＬが点灯される。また、サーバＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が選択された場合、選択されたサーバＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、マルチプレクサＵ２を介してメインチップＵ３との通信を確立し、且つ内部設備の動作状況に基づいて、ファンの必要回転速度情報をメインチップＵ３に伝送する。信号出力端子ＯＵＴは、ファン制御器Ｕ４と電気的に接続される。メインチップＵ３は、ファンの必要回転速度情報を処理して一組のファン回転速度データを生成した後、そのファン回転速度データを、信号出力端子ＯＵＴを介してファン制御器Ｕ４に伝送する。

ファン制御器Ｕ４は、ファンＦＡＮ１、ＦＡＮ２、ＦＡＮ３と電気的に接続され、且つファン回転速度データに基づいてファンＦＡＮ１、ＦＡＮ２、ＦＡＮ３を制御して、対応する回転速度によって回転させると共に、ファンＦＡＮ１、ＦＡＮ２、ＦＡＮ３がフィードバックする回転速度値を受け、その値を所定の回転速度値範囲と比較する。ファンＦＡＮ１、ＦＡＮ２、ＦＡＮ３がフィードバックした回転速度値が所定の回転速度値範囲内にあれば、ファンＦＡＮ１、ＦＡＮ２、ＦＡＮ３の回転速度を調節する必要はない。これとは逆に、ファンＦＡＮ１、ＦＡＮ２、ＦＡＮ３がフィードバックした回転速度値が所定の回転速度値範囲内になければ、ファン制御器Ｕ４はファンＦＡＮ１、ＦＡＮ２、ＦＡＮ３の回転速度を自動的に調節する。

以下、本発明に係るサーバ用ファン制御システムの動作原理について説明する。

例えば、サーバＳ１及びＳ４が動作すると、電力入力コネクタＣＯＮ１及びＣＯＮ４は、それぞれサーバＳ１及びＳ４から１２Ｖの電圧を取得する。この時、第一電圧出力端Ｏ１、第一電圧出力端Ｏ２及び第一電圧出力端Ｏ３は全て電圧を出力し、対応する制御回路１５の電界効果トランジスタＱは導通されて、複数の電界効果トランジスタＱは全て１２Ｖの電圧を出力して、ファンＦＡＮ１、ＦＡＮ２、ＦＡＮ３に電力を供給する。

また、サーバＳ１及びＳ４が動作すると、サーバＳ１及びＳ４は、全てメインチップＵ３にＰＲＥＳＥＮＴ信号を伝送する。メインチップＵ３は受けたＰＲＥＳＥＮＴ信号に基づいて、サーバＳ１及びＳ４との通信を確立し、サーバＳ１及びＳ４はメインチップＵ３に対してファンの必要回転速度情報を伝送する。メインチップＵ３は、そのファンの必要回転速度情報を処理して一組のファン回転速度データを生成した後、そのファン回転速度データをファン制御器Ｕ４に伝送する。ファン制御器Ｕ４は、受けたファン回転速度データに基づいて、ファンＦＡＮ１、ＦＡＮ２、ＦＡＮ３を制御して対応する回転速度によって回転させる。従って、ファンＦＡＮ１、ＦＡＮ２、ＦＡＮ３がサーバラック内部に送風することにより、サーバラック内部の温度を調節して放熱することができる。

本発明のサーバ用ファンの制御システムは、サーバラックの外部に設置され、電力供給ユニット１０によってファンに電圧が供給され、且つ回転速度制御ユニット３０によってファンの回転速度が制御される。任意の１個又は２個以上のサーバが動作する時、電力供給ユニット１０はファンに即時に電圧を供給するので、ファンが回転されてサーバラック内部の温度を調節することができる。同時に、サーバ用ファンの制御システムがサーバラックの外部に設置され、且つ共同用ファンを採用して複数のサーバに対して放熱を行うので、本発明に係るサーバ用ファンの制御システムは、電力の消耗を効果的に低下させると共に、メンテナンスも容易である。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正もまた本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。

１０ 電力供給ユニット
１３ スイッチアレイ
１５ 制御回路
Ｕ１ スイッチ
Ｕ２ マルチプレクサ
Ｕ３ メインチップ
Ｕ４ ファン制御器
３０ 回転速度制御ユニット

Claims (10)

1. サーバラック内部に装着された複数のサーバに対して放熱を行うサーバ用ファン制御システムにおいて、
   前記サーバ用ファン制御システムは、サーバラック外部に設置され、且つ電力供給ユニット、回転速度制御ユニット及び少なくとも１個のファンを備え、前記電力供給ユニットは、少なくとも１個のサーバが動作する時に、該サーバから電圧を取得して前記少なくとも１個のファンに電力を供給し、前記回転速度制御ユニットはメインチップ及びファン制御器を備え、前記メインチップは、前記サーバの動作状況に基づいて一組のファン回転速度データを生成し、前記ファン制御器は前記メインチップと前記ファンとの間に電気的に接続され、且つ前記ファン回転速度データに基づいてファンの回転を制御することを特徴とするサーバ用ファン制御システム。
2. 前記電力供給ユニットは複数の電力入力コネクタを備え、前記複数の電力供給ユニットは、それぞれ前記複数のサーバと電気的に接続されて電圧を取得することを特徴とする請求項１に記載のサーバ用ファン制御システム。
3. 前記電力供給ユニットは複数のヒューズ及びスイッチアレイをさらに備え、前記複数のヒューズは、それぞれ前記複数の電力入力コネクタと電気的に接続され、同時に、前記スイッチアレイは、前記複数のヒューズと電気的に接続されることを特徴とする請求項２に記載のサーバ用ファン制御システム。
4. 前記スイッチアレイは複数のダイオードを備え、各々のヒューズはそれぞれ異なるダイオードの陽極と電気的に接続され、前記複数のダイオードの陰極は複数の電圧出力端を成し、少なくとも１個のサーバが動作した場合、前記複数の電圧出力端は同時に電圧を出力することを特徴とする請求項３に記載のサーバ用ファン制御システム。
5. 前記電力供給ユニットは複数の制御回路をさらに備え、各々の制御回路はスイッチ及び抵抗を備え、前記スイッチは電源ピン、検知ピン及び制御ピンを備え、前記電源ピンは１個の前記電圧出力端と電気的に接続され、前記抵抗は前記電源ピンと前記検知ピンとの間に電気的に接続され、前記抵抗に流れる電流値が前記スイッチの所定の臨界値を超えると、前記制御は低レベルを出力し、前記抵抗に流れる電流値が前記スイッチの所定の臨界値を超えない場合、前記制御ピンは高レベルを出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のサーバ用ファン制御システム。
6. 各々の前記制御回路は電界効果トランジスタをさらに備え、前記電界効果トランジスタはＮチャンネル素子であり、且つグリッド電極、ドレイン電極及びソース電極を備え、前記グリッド電極が前記制御ピンと電気的に接続されて、前記制御ピンからの低レベル又は高レベルを受け、前記ドレイン電極は前記抵抗を介して前記電圧出力端と電気的に接続され、前記ソース電極は前記ファンと電気的に接続されることを特徴とする請求項５に記載のサーバ用ファン制御システム。
7. 前記回転速度制御ユニットはマルチプレクサを備え、前記マルチプレクサは前記複数のサーバと前記メインチップとの間に電気的に接続され、且つ前記複数のサーバの中の１個又は２個以上を選択して前記メインチップと通信するように制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか1項に記載のサーバ用ファン制御システム。
8. 前記メインチップは前記複数のサーバと電気的に接続され、且つサーバが動作する時の電気信号を受け、さらに該電気信号に基づいて前記マルチプレクサを制御して、動作しているサーバと通信するようにすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか1項に記載のサーバ用ファン制御システム。
9. 前記メインチップは、前記メインチップと通信が確立されたサーバは、動作状況に基づいてファンの必要回転速度情報をメインチップに伝送し、前記メインチップは、該ファンの必要回転速度情報を処理して一組のファン回転速度データを生成した後、そのファン回転速度データを前記ファン制御器に伝送することを特徴とする請求項１〜７のいずれか1項に記載のサーバ用ファン制御システム。
10. 前記ファン制御器は、前記少なくとも１個のファンがフィードバックする回転速度値を受け、且つその値を所定の回転速度値範囲と比較し、その値が所定の回転速度値範囲内になければ、前記ファン制御器は前記少なくとも１個のファンの回転速度を自動的に調節することを特徴とする請求項１〜９のいずれか1項に記載のサーバ用ファン制御システム。

Images