TWI479084B - 風扇控制電路 - Google Patents

Description

風扇控制電路

本發明涉及一種風扇控制電路。

在習知的伺服器設計中，我們都必須要使用到集成基板管理控制器（Integrated Baseboard Management Controller，iBMC）這個智慧管理平臺的管理晶片。iBMC的作用在伺服器的發展中，扮演著越來越大的作用，所以其功率也存在一定程度的增加。因此，需要給iBMC設計一種可靠的散熱方法來避免由於散熱問題而導致iBMC的功能問題或者是毀損。

鑒於以上內容，有必要提供一種用於為iBMC散熱的風扇控制電路。

一種風扇控制電路，設置於一伺服器內，該風扇控制電路用於控制為集成基板管理控制器進行散熱的風扇，該風扇控制電路包括：

一工作狀態偵測模塊，與集成基板管理控制器以及伺服器的電源供應器相連，用於偵測集成基板管理控制器以及伺服器的工作狀態；

當伺服器處於非工作狀態、集成基板管理控制器處於工作狀態時，該工作狀態偵測模塊接收到來自電源供應器的低電平的狀態訊號以及來自集成基板管理控制器的低電平的狀態訊號，該工作狀態偵測模塊導通風扇與電源之間的連接，以使風扇開始工作；

當伺服器與集成基板管理控制器均處於非工作狀態時，該工作狀態偵測模塊接收到來自電源供應器的低電平的狀態訊號以及來自集成基板管理控制器的高電平的狀態訊號，該工作狀態偵測模塊斷開風扇與電源之間的連接，以使風扇停止工作；以及

當伺服器處於工作狀態時，該工作狀態偵測模塊接收到來自電源供應器的高電平的狀態訊號，該工作狀態偵測模塊斷開風扇與電源之間的連接，以使風扇停止工作。

上述風扇控制電路透過工作狀態偵測模塊偵測伺服器與集成基板管理控制器的工作狀態。當伺服器處於非工作狀態、集成基板管理控制器處於工作狀態時，該工作狀態偵測模塊導通風扇與電源之間的連接，風扇開始工作以為集成基板管理控制器散熱；當伺服器與集成基板管理控制器均處於非工作狀態時，該工作狀態偵測模塊斷開風扇與電源之間的連接，風扇停止工作以節省電能；當伺服器處於工作狀態時，該工作狀態偵測模塊斷開風扇與電源之間的連接，風扇停止工作以節省電能，此時由於伺服器處於工作狀態，集成基板管理控制器則可由伺服器的系統風扇為其散熱。

請參考圖1，本發明風扇控制電路用於控制為一集成基板管理控制器（Integrated Baseboard Management Controller，iBMC）1散熱的風扇2。該風扇控制電路的較佳實施方式包括一溫度偵測模塊10、一工作狀態偵測模塊12及一轉速調節模塊15。

該工作狀態偵測模塊12與iBMC 1以及電源供應器16相連，用於偵測iBMC 1以及電源供應器16的工作狀態，並發出對應的偵測訊號。該工作狀態偵測模塊12用於根據偵測得到的iBMC 1以及電源供應器16的狀態決定是否輸出電源至風扇2。該工作狀態偵測模塊12還與溫度偵測模塊10以及轉速調節模塊15相連，以根據偵測得到的iBMC 1以及電源供應器16的狀態決定是否輸出電源至溫度偵測模塊10以及轉速調節模塊15。該溫度偵測模塊10還與iBMC 1相連，用於偵測iBMC 1附近的環境溫度並將偵測結果傳送至iBMC 1。該iBMC 1還與轉速調節模塊15相連，以根據溫度值輸出對應的脈衝訊號至轉速調節模塊15，以控制風扇2的轉速。本實施方式中，該電源為電源供應器16所輸出的3.3V待機電壓P3.3V_STBY。

請繼續參考圖2-4，該工作狀態偵測模塊12包括或閘U5、反相器U4以及場效應電晶體Q3。該或閘U5的一輸入端與iBMC 1相連，以接收來自iBMC 1的狀態訊號BMC_WORK_OK；該或閘U5的另一輸入端與電源供應器16相連，以接收來自電源供應器16的狀態訊號PWRGD_PS。該或閘U5的輸出端與反相器U4的輸入端相連，該反相器U4的輸出端與場效應電晶體Q3的閘極相連，該場效應電晶體Q3的源極與待機電壓P3V3_STBY相連，該場效應電晶體Q3的汲極用於為風扇2以及溫度偵測模塊10提供電壓P3V3_S1。

該溫度偵測模塊10包括兩溫度感測器U1及U2，該溫度感測器U1及U2的資料引腳SDA均與iBMC 1的資料引腳iBMC_SDA相連，該溫度感測器U1及U2的時鐘引腳SCL均與iBMC 1的時鐘引腳iBMC_SCL相連。該溫度感測器U1及U2的電壓引腳VCC均與場效應電晶體Q3的汲極相連，用於接收電壓P3V3_S1。該溫度感測器U1及U2的引腳警報引腳ALERT各透過一電阻與場效應電晶體Q3的汲極相連。該溫度感測器U1及U2的資料引腳A0-A2各透過一電阻與場效應電晶體Q3的汲極相連。該溫度感測器U1及U2的接地引腳GND均接地。

該轉速調節模塊15包括三極體Q1及Q2，該三極體Q2的基極依次透過電阻R4及R3與待機電壓P3V3_STBY相連，該電阻R4與R3之間的節點與iBMC 1的脈衝訊號引腳iBMC_PWM相連。該三極體Q2的射極接地，集極透過電阻R1與場效應電晶體Q3的汲極相連。該三極體Q2的集極還直接與三極體Q1的基極相連，該三極體Q1的射極接地，集極透過電阻R2與場效應電晶體Q3的汲極相連。該三極體Q2的集極還直接與風扇2的控制引腳CTL相連，該風扇2的電源引腳VCC與場效應電晶體Q3的汲極相連，以接收電壓P3V3_S1，該風扇2的接地引腳GND接地，感測引腳SEN空置。

下面將對上述風扇控制電路的工作原理進行描述：

根據電源供應器的原理可知，電源供應器16所輸出的狀態訊號PWRGD_PS可用於指示整個伺服器的工作狀態，當伺服器工作時，電源供應器16所輸出的狀態訊號PWRGD_PS為高電平，當伺服器不工作時，電源供應器16所輸出的狀態訊號PWRGD_PS為低電平。另外，iBMC 1所輸出的狀態訊號BMC_WORK_OK同樣用於指示iBMC 1的工作狀態，當iBMC 1工作時，iBMC 1所輸出的狀態訊號BMC_WORK_OK為低電平，當iBMC 1不工作時，iBMC 1所輸出的狀態訊號BMC_WORK_OK為高電平。

本實施方式中，該溫度感測器U1及U2均設置於iBMC 1的周圍，以偵測iBMC 1的溫度。為了方便溫度感測器U1及U2與iBMC 1之間的連接，該溫度感測器U1及U2均採用SMBUS介面。

當伺服器得電且伺服器並未工作時，iBMC 1將會開始工作，此時，若iBMC 1工作正常，其所輸出的狀態訊號BMC_WORK_OK為低電平，電源供應器16所輸出的狀態訊號PWRGD_PS為低電平。透過或閘U5處理之後，該反相器U4的輸入端接收到低電平的訊號，即場效應電晶體Q3的閘極接收到高電平訊號。該場效應電晶體Q3導通，即待機電壓P3V3_STBY將透過場效應電晶體Q3為溫度偵測模塊10及風扇2供電。此時，該溫度偵測模塊10開始偵測iBMC 1周圍的溫度，並將偵測得到的溫度值傳輸至iBMC 1。該iBMC 1計算之後透過脈衝訊號引腳iBMC_PWM輸出對應的控制訊號至轉速調節模塊15，進而得以控制風扇2的轉速。

若iBMC 1亦未工作，則iBMC 1所輸出的狀態訊號BMC_WORK_OK為高電平。此時，該或閘U5的輸出端輸出高電平訊號，即該反相器U4的輸出端輸出低電平訊號，該場效應電晶體Q3截止，該風扇2不得電。即當iBMC 1不工作時，風扇2停止工作，以免浪費電能。

當伺服器開始工作時，伺服器的系統風扇將開始工作，電源供應器16所輸出的狀態訊號PWRGD_PS為高電平。此時，不論iBMC 1是否工作，即不論iBMC 1輸出的狀態訊號BMC_WORK_OK為高電平或低電平，該或閘U5均輸出高電平訊號，即場效應電晶體Q3截止，該風扇2不得電。此時風扇2不工作的原因在於可透過系統風扇對iBMC 1來進行散熱，如此既可保證iBMC 1的溫度不會過高，也可儘量的節省電能。

上述風扇控制電路透過工作狀態偵測模塊12偵測iBMC 1以及整個伺服器系統的工作狀態，並對應選擇是否開啟風扇2。具體而言，當伺服器未工作、iBMC 1工作時，風扇2被開啟以對iBMC 1進行散熱；當伺服器未工作、iBMC 1亦未工作時，風扇2被關閉以節省電能；當伺服器工作時，無論iBMC 1有無工作，風扇2均被關閉以節省電能，至於iBMC 1的熱量則由系統風扇負責。如此，當系統開啟前，iBMC 1將不會由於工作而導致過熱。

從上面的描述可以看出，該轉速調節模塊15以及溫度偵測模塊10可以被刪除，即只是透過工作狀態偵測模塊12透過偵測iBMC 1以及伺服器的工作狀態來控制風扇2是否工作，而不考慮透過iBMC 1的溫度來對應調節風扇2的轉速。另，本實施方式中，該三極體Q1及Q2、場效應電晶體Q3均起到電子開關的作用，其他實施方式中，三極體Q1、Q2及場效應電晶體Q3亦可被其他電子開關所代替，其中該三極體Q1的基極、射極及集極分別對應電子開關的控制端、第一端及第二端，該場效應電晶體Q3的閘極、源極及汲極分別對應電子開關的控制端、第一端及第二端。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

1．．．iBMC

2．．．風扇

10．．．溫度偵測模塊

12．．．工作狀態偵測模塊

15．．．轉速調節模塊

16．．．電源供應器

R1-R4．．．電阻

U5．．．或閘

U4．．．反相器

Q1、Q2．．．三極體

Q3．．．場效應電晶體

U1、U2．．．溫度感測器

圖1是本發明風扇控制電路的較佳實施方式的方框圖。

圖2-4是圖1中風扇控制電路的電路圖。

1．．．iBMC

2．．．風扇

10．．．溫度偵測模塊

12．．．工作狀態偵測模塊

15．．．轉速調節模塊

16．．．電源供應器

Claims (8)

1. 一種風扇控制電路，設置於一伺服器內，該風扇控制電路用於控制為集成基板管理控制器進行散熱的風扇，該風扇控制電路包括：
   一工作狀態偵測模塊，與集成基板管理控制器以及伺服器的電源供應器相連，用於偵測集成基板管理控制器以及伺服器的工作狀態；
   當伺服器處於非工作狀態、集成基板管理控制器處於工作狀態時，該工作狀態偵測模塊接收到來自電源供應器的低電平的狀態訊號以及來自集成基板管理控制器的低電平的狀態訊號，該工作狀態偵測模塊導通風扇與電源之間的連接，以使風扇開始工作；
   當伺服器與集成基板管理控制器均處於非工作狀態時，該工作狀態偵測模塊接收到來自電源供應器的低電平的狀態訊號以及來自集成基板管理控制器的高電平的狀態訊號，該工作狀態偵測模塊斷開風扇與電源之間的連接，以使風扇停止工作；以及
   當伺服器處於工作狀態時，該工作狀態偵測模塊接收到來自電源供應器的高電平的狀態訊號，該工作狀態偵測模塊斷開風扇與電源之間的連接，以使風扇停止工作。
2. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制電路，其中該工作狀態偵測模塊包括一或閘、一反相器及一第一電子開關，該或閘的兩輸入端分別與集成基板管理控制器以及電源供應器相連，以分別接收來自集成基板管理控制器以及電源供應器的狀態訊號，該或閘的輸出端與反相器的輸入端相連，該反相器的輸出端與第一電子開關的控制端相連，該第一電子開關的第一端與電源相連，該第一電子開關的第二端與風扇的電源引腳相連。
3. 如申請專利範圍第2項所述之風扇控制電路，其中該第一電子開關為一場效應電晶體，該場效應電晶體的閘極、源極及汲極分別對應第一電子開關的控制端、第一端及第二端。
4. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制電路，還包括：
   一溫度偵測模塊，與集成基板管理控制器以及工作狀態偵測模塊相連，當伺服器處於非工作狀態、集成基板管理控制器處於工作狀態時，該工作狀態偵測模塊接收到來自電源供應器的低電平的狀態訊號以及來自集成基板管理控制器的低電平的狀態訊號，該工作狀態偵測模塊還導通風扇與溫度偵測模塊之間的連接，以使溫度偵測模塊開始偵測集成基板管理控制器的溫度，該集成基板管理控制器根據溫度偵測模塊偵測得到的溫度值輸出對應的脈衝訊號；以及
   一轉速調節電路，連接於集成基板管理控制器與風扇之間，用於根據集成基板管理控制器所輸出的脈衝訊號對應調整風扇的轉速。
5. 如申請專利範圍第4項所述之風扇控制電路，其中該溫度偵測模塊包括至少一溫度感測器，該溫度感測器的資料引腳透過一第一電阻與集成基板管理控制器的資料引腳相連，該溫度感測器的時鐘引腳透過一第二電阻與集成基板管理控制器的時鐘引腳相連，該溫度感測器的電壓引腳與工作狀態偵測模塊相連，該溫度感測器的報警引腳透過一第三電阻與工作狀態偵測模塊相連，該溫度感測器的第一至第三資料引腳分別透過第四至第六電阻與工作狀態偵測模塊相連，該溫度感測器的接地引腳接地。
6. 如申請專利範圍第4項所述之風扇控制電路，其中該轉速調節電路包括第二及第三電子開關，該第二電子開關的控制端與集成基板管理控制器的脈衝引腳相連，該第二電子開關的第一端接地，該第二電子開關的第二端透過一第七電阻與工作狀態偵測模塊相連，該第二電子開關的第二端還直接與第三電子開關的控制端相連，該第三電子開關的第一端接地，該第三電子開關的第二端透過一第八電阻與工作狀態偵測模塊相連，該第三電子開關的第二端還直接與風扇的控制引腳相連。
7. 如申請專利範圍第6項所述之風扇控制電路，其中該第二電子開關為一三極體，該三極體的基極、射極及集極分別對應該第二電子開關的控制端、第一端及第二端。
8. 如申請專利範圍第6項所述之風扇控制電路，其中該第三電子開關為一三極體，該三極體的基極、射極及集極分別對應該第三電子開關的控制端、第一端及第二端。