TWI683961B - 風扇控制電路及風扇控制系統 - Google Patents

風扇控制電路及風扇控制系統 Download PDF

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袁江濤
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Abstract

本發明提供一種風扇控制電路及風扇控制系統，所述風扇控制電路包括：一風扇控制器，與至少一個風扇連接器相連，且通過積體電路匯流排通信線與一BMC相連並輸出一BMC風扇信號，所述風扇控制器由主供電電源供電；一基板狀態檢測電路，分別與所述BMC和所述風扇控制器相連，檢測所述BMC的心跳信號，並根據所述心跳信號控制輸出風扇脈衝信號，以控制與所述風扇連接器相連的風扇正常工作。本發明除了考慮到BMC的以及風扇的N+1冗餘外，還兼顧對整個風扇控制系統的各個環節進行異常檢測和保護，在風扇控制系統異常時提供更有效，穩定和全面的保護。

Description

風扇控制電路及風扇控制系統
本發明涉及伺服器技術領域，特別是涉及伺服器散熱技術領域，具體為一種風扇控制電路及風扇控制系統。
隨著互聯網的發展，其對伺服器的計算存儲能力，功耗，穩定性的要求也越來越高。所以伺服器的價格也更加的高了。同時伺服器要24小時不間斷的運行，這就要求我們在伺服器運行的過程中，各種異常，都不能影響系統業務的正常運行，更加不能接受異常導致部件失效，甚至燒毀。
伺服器中的風扇控制系統的異常會直接導致伺服器系統散熱不良，從而導致伺服器無法作業，甚至燒毀，引起火災，損失無法估量，後果十分嚴重。所以風扇控制系統的異常保護就顯得尤為重要。但遺憾的是目前伺服器的風扇控制系統的設計基本只考慮了風扇N+1冗餘以及BMC異常情況的處理。
鑒於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種風扇控制電路及風扇控制系統，用於解決現有技術中無法有效在伺服器內風扇控制系統異常時提供有效保護的問題。
為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種風扇控制電路，適用於伺服器，所述風扇控制電路包括：一風扇控制器，與至少一個風扇連接器相連，且通過積體電路匯流排通信線與一基板管理控制器相連並輸出一基板管理控制器風扇信號，所述風扇控制器由主供電電源供電；一基板狀態檢測電路，分別與所述基板管理控制器和所述風扇控制器相連，檢測所述基板管理控制器的心跳信號，並根據所述心跳信號控制輸出風扇脈衝信號，以控制與所述風扇連接器相連的風扇正常工作。
於本發明的一實施例中，所述基板狀態檢測電路包括：一心跳信號檢測電路，與所述基板管理控制器的心跳信號輸出端相連，檢測所述基板管理控制器的所述心跳信號並輸出一心跳狀態信號；一邏輯控制電路，與所述心跳信號檢測電路相連，根據所述心跳狀態信號控制輸出脈衝選擇信號。
於本發明的一實施例中，所述基板狀態檢測電路還包括：一脈衝發生器，產生驅動風扇正常工作的風扇脈衝預設信號；一脈衝多工器，分別與所述邏輯控制電路、所述脈衝發生器以及所述風扇控制器相連，當所述脈衝選擇信號為第一選擇狀態時所述脈衝多工器選擇輸出所述 風扇脈衝預設信號至所述脈衝多工器的輸出埠，當所述脈衝選擇信號為第二選擇狀態時所述脈衝多工器選擇輸出所述基板管理控制器風扇信號至所述脈衝多工器的所述輸出埠。
於本發明的一實施例中，所述風扇連接器與所述風扇控制器電性連接，所述風扇連接器檢測所述風扇的運轉速度並輸出至所述風扇控制器。
於本發明的一實施例中，所述邏輯控制電路還與所述基板管理控制器相連，當所述積體電路匯流排通信線為無效信號時所述基板管理控制器傳輸一積體電路匯流排通信無效狀態信號至所述邏輯控制電路。
於本發明的一實施例中，所述風扇控制電路還包括：一供電電路，與所述風扇連接器相連；所述供電電路包括：一備用電源；一控制開關，分別與所述備用電源、所述脈衝多工器的所述輸出埠以及所述風扇連接器相連。
於本發明的一實施例中，當所述風扇控制器的所述主供電電源正常工作時，所述控制開關控制所述風扇連接器與所述脈衝多工器的所述輸出埠通信連接；當所述風扇控制器的所述主供電電源中斷供電時，所述控制開關控制所述風扇連接器的所述風扇滿速運轉。
於本發明的一實施例中，所述風扇控制電路還包括：一第一熔斷器和一第二熔斷器，分別與所述主供電電源連接；所述第一熔斷器 和所述第二熔斷器分別對應與所述風扇的兩個轉子相連，分別對兩個所述轉子進行熔斷保護。
本發明還提供一種風扇控制系統，包括一主機板、裝設於所述主機板上的一基板管理控制器、一風扇控制板以及裝設於所述風扇控制板上的如上所述的風扇控制電路。
如上所述，本發明的一種風扇控制電路及風扇控制系統，具有以下有益效果。
本發明除了考慮到基板管理控制器(BMC)的以及風扇的N+1冗餘外，還兼顧了對整個風扇控制系統的各個環節進行異常檢測和保護，在風扇控制系統異常時提供更有效，更穩定和全面的保護。
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
10‧‧‧風扇控制板
100‧‧‧風扇控制電路
110‧‧‧基板狀態檢測電路
111‧‧‧心跳信號檢測電路
112‧‧‧邏輯控制電路
113‧‧‧脈衝發生器
114‧‧‧脈衝多工器
120‧‧‧風扇控制器
130‧‧‧供電電路
131‧‧‧備用電源
132‧‧‧控制開關
140‧‧‧第一熔斷器
150‧‧‧第二熔斷器
200‧‧‧主機板
210‧‧‧基板管理控制器
300‧‧‧風扇連接器
圖1顯示為本發明的一實施例中風扇控制電路的原理結構圖。
圖2顯示為本發明的一實施例中基板狀態檢測電路的原理結構圖。
圖3顯示為本發明的一實施例中風扇控制電路的一種優選原理結構示意圖。
圖4顯示為本發明的一實施例中風扇控制電路的另一種優選原理結構示意圖。
圖5顯示為本發明的一實施例中風扇控制系統的整體結構示意圖。
以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地瞭解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
請參閱圖1至圖5。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容得能涵蓋的範圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便於敘述的明瞭，而非用以限定本發明可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施的範疇。
本發明實施例的目的在於提供一種風扇控制電路及風扇控 制系統，用於解決現有技術中無法有效在伺服器內風扇控制系統異常時提供有效保護的問題。
以下將詳細闡述本實施例的一種風扇控制電路及風扇控制系統的原理及實施方式，使本領域技術人員不需要創造性勞動即可理解本實施例的一種風扇控制電路及風扇控制系統。
如圖1至圖5所示，本實施例提供一種風扇控制電路100和風扇控制系統，適用於伺服器，如圖1所示，所述風扇控制電路100包括：一風扇控制器120和一基板狀態檢測電路110。
於本實施例中，所述風扇控制器120與至少一個風扇連接器300相連，且通過積體電路匯流排通信線與一基板管理控制器210相連並輸出一基板管理控制器風扇信號，所述風扇控制器120由主供電電源供電。
於本實施例中，所述風扇連接器300與所述風扇控制器120電性連接，所述風扇連接器300檢測所述風扇的運轉速度並輸出至所述風扇控制器120。
例如，於本實施例中，所述風扇控制器120優選通過I2C(Inter-Integrated Circuit)匯流排通信線與所述基板管理控制器210(Baseboard Management controller,BMC)相連。
於本實施例中，所述風扇控制器120使用集成的風扇控制晶片介面Pin腳數相對於與所述基板管理控制器210(BMC)直連，顯著減 少連接信號線的根數，可以有效提高伺服器系統的穩定性。
而且所述風扇控制器120使用集成的風扇控制晶片，使得主機板200與所述風扇控制板10之間的介面更簡潔，風扇控制系統更加的健康穩定。
於本實施例中，所述基板狀態檢測電路110分別與所述基板管理控制器210和所述風扇控制器120相連，檢測所述基板管理控制器210的心跳信號，並根據所述心跳信號控制輸出風扇脈衝信號，以控制與所述風扇連接器300相連的風扇正常工作。
具體地，如圖2所示，於本實施例中，所述基板狀態檢測電路110包括：一心跳信號檢測電路111和一邏輯控制電路112。
於本實施例中，所述心跳信號檢測電路111與所述基板管理控制器210的心跳信號輸出端(即圖5中所示的BMC_ACTIVE)相連，檢測所述基板管理控制器210的所述心跳信號並輸出一心跳狀態信號。
當所述基板管理控制器210(BMC)正常狀態(即BMC active)時，所述基板管理控制器210(BMC)能正常的通過I2C匯流排通信訪問所述風扇控制器120，此時，所述基板管理控制器210(BMC)根據採集到的伺服器系統溫度等資訊，控制所述基板管理控制器210(BMC)產生基板管理控制器風扇信號，即產生適當占空比的PWM脈衝信號，維持風扇正常工作。
於本實施例中，所述邏輯控制電路112與所述心跳信號檢測電路111相連，根據所述心跳狀態信號控制輸出脈衝選擇信號。
如圖5所示，所述脈衝選擇信號包括第一選擇狀態(PWM_HW)和第二選擇狀態(PWM_BMC)。根據所述心跳狀態信號是否正常，控制輸出第一選擇狀態(PWM_HW)還是第二選擇狀態(PWM_BMC)，第一選擇狀態(PWM_HW)還是第二選擇狀態(PWM_BMC)通過不同的高低電平狀態進行區分，例如，第一選擇狀態(PWM_HW)為低電平0，第二選擇狀態(PWM_BMC)為高電平1。但並不限於此，也可以第一選擇狀態(PWM_HW)為高電平1，第二選擇狀態(PWM_BMC)為低電平0，本實施例只做狀態欄分舉例，並不限定具體狀態數值。本實施例中，為說明方便，以第一選擇狀態(PWM_HW)為低電平0，第二選擇狀態(PWM_BMC)為高電平1為例進行說明。
如圖2所示，於本實施例中，所述基板狀態檢測電路110還包括：一脈衝發生器113和一脈衝多工器114。
於本實施例中，所述脈衝發生器113產生驅動風扇正常工作的風扇脈衝預設信號。
於本實施例中，所述脈衝多工器114分別與所述邏輯控制電路112、所述脈衝發生器113以及所述風扇控制器120相連，當所述脈衝選擇信號為第一選擇狀態時所述脈衝多工器114選擇輸出所述風扇脈衝預 設信號至所述脈衝多工器114的輸出埠，當所述脈衝選擇信號為第二選擇狀態時所述脈衝多工器114選擇輸出所述基板管理控制器210風扇信號至所述脈衝多工器114的所述輸出埠。
也就是說，於本實施例中，當所述基板管理控制器210(BMC)正常工作時，所述心跳信號檢測電路111檢測到所述基板管理控制器210(BMC)發出的心跳信號(ACTIVE信號，)故所述邏輯控制電路112輸出第二選擇狀態，選擇信號為1，從而所述脈衝多工器114選擇輸出所述基板管理控制器210風扇信號至所述脈衝多工器114的所述輸出埠，通過所述基板管理控制器210(BMC)產生的基板管理控制器210風扇信號，即產生適當占空比的PWM脈衝信號，維持風扇正常工作。
當所述基板管理控制器210(BMC)異常或掛死時，所述心跳信號檢測電路111檢測檢測不到所述基板管理控制器210(BMC)發出的心跳信號(ACTIVE信號)，故所述邏輯控制電路112輸出第一選擇狀態，選擇信號為0，從而選中所述脈衝發生器113產生驅動風扇正常工作的風扇脈衝預設信號，所述脈衝多工器114選擇輸出所述風扇脈衝預設信號至所述脈衝多工器114的輸出埠，此風扇脈衝預設信號占空比能維持系統在任何負載下正常工作。
所以本實施例的風扇控制電路100可以有效的防止所述基板管理控制器210(BMC)異常或所述基板管理控制器210(BMC)程式 掛死而導致的風扇無法正常工作，導致伺服器系統異常。
於本實施例中，所述邏輯控制電路112還與所述基板管理控制器210相連，當所述積體電路匯流排通信線為無效信號時所述基板管理控制器210傳輸一積體電路匯流排通信無效狀態信號至所述邏輯控制電路112。
於本實施例中，以所述積體電路匯流排通信線為I2C通信匯流排為例進行說明。如圖5所示，當所述I2C通信匯流排為無效信號時所述基板管理控制器210傳輸一I2C通信匯流排無效狀態信號(I2C_FAIL)至所述邏輯控制電路112。
此外，當所述風扇控制器120異常，或所述I2C通信匯流排異常，或讀寫寄存器無效時，所述基板管理控制器210(BMC)還可以向所述風扇控制器120發送重啟信號(Reset)，重啟所述風扇控制器120。
當所述基板管理控制器210(BMC)正常狀態(即BMC active)時，I2C通信匯流排無效狀態信號(I2C_FAIL)例如設為高電平，同時和重啟信號(Reset)信號為高電平，並向所述風扇控制器120輸出方波信號表示所述基板管理控制器210(BMC)自身正常工作狀態。
當所述風扇控制器120異常，或所述I2C通信匯流排異常，或讀寫寄存器無效時，所述基板管理控制器210(BMC)會先重啟所述風扇控制器120，看是否會恢復正常，如果所述風扇控制器120還是無法恢 復正常，所述基板管理控制器210(BMC)會拉低I2C通信匯流排無效狀態信號(I2C_FAIL)，使I2C通信匯流排無效狀態信號(I2C_FAIL)變為低電平給所述邏輯控制電路112，這樣控制風扇的風扇脈衝信號會切換為所述脈衝發生器113產生的驅動風扇正常工作的風扇脈衝預設信號，風扇脈衝預設信號能絕對保證伺服器系統的風扇在正常轉速下正常運行。
此外，當所述I2C通信匯流排斷掉時，I2C通信匯流排無效狀態信號(I2C_FAIL)也會為低電平，所述邏輯控制電路112輸出第一選擇狀態(PWM_HW)，這樣控制風扇的風扇脈衝信號也會切換為所述脈衝發生器113產生的驅動風扇正常工作的風扇脈衝預設信號，風扇脈衝預設信號能絕對保證伺服器系統的風扇在正常轉速下正常運行。
所以本實施例的風扇控制電路100可以有效的防止風扇控制器120異常而導致的風扇無法正常工作，導致伺服器系統異常，也有效的防止主機板200到風扇控制板10的控制信號線cable線斷裂(部分或全部)而導致的風扇無法正常工作，導致伺服器系統異常。
於本實施例中，如圖3所示，所述風扇控制電路100還包括：一供電電路130，與所述風扇連接器300相連。
其中，所述供電電路130包括：一備用電源131和一控制開關132。
於本實施例中，所述控制開關132分別與所述備用電源131、 所述脈衝多工器114的所述輸出埠以及所述風扇連接器300相連。
所述控制開關132例如為但不限於MOS電晶體等電子電路系統中常用的開關。本實施例中，以所述控制開關132為MOS電晶體，所述備用電源131為12V電源為例進行說明。
具體地，於本實施例中，當所述風扇控制器120的所述主供電電源正常工作時，所述控制開關132控制所述風扇連接器300與所述脈衝多工器114的所述輸出埠通信連接；當所述風扇控制器120的所述主供電電源中斷供電時，所述控制開關132控制所述風扇連接器300的所述風扇滿速運轉。
具體地，如圖5所示，當所述I2C通信匯流排斷掉或主供電電源的線路斷掉或短路時，此時，所述風扇控制沒有主電源供電，此時，由於MOS電晶體連接所述脈衝多工器114選擇輸出的所述風扇脈衝預設信號，所述風扇脈衝預設信號由12V備用電源131分壓上拉，風扇脈衝信號占空比為100%，風扇會滿速轉，不至於不工作而導致伺服器系統異常，甚至燒毀板卡。
所以本實施例的風扇控制電路100可以有效的防止所述I2C通信匯流排斷掉或主供電電源的線路斷掉或短路時而導致的風扇無法正常工作，導致伺服器系統異常。
於本實施例中，如圖4所示，所述風扇控制電路100還包 括：一第一熔斷器140和一第二熔斷器150。
所述第一熔斷器140和所述第二熔斷器150分別與所述主供電電源連接；所述第一熔斷器140和所述第二熔斷器150分別對應與所述風扇的兩個轉子相連，分別對兩個所述轉子進行熔斷保護。
由於雙轉子風扇時，我們使用兩個熔斷器：所述第一熔斷器140和所述第二熔斷器150分別給兩個轉子的供電做熔斷保護，所以當一個風扇裡的單個轉子異常或短路時，不會影另外一個轉子。這樣做冗余設計時，相對於單個熔斷器保護單個轉子，雙重保護風扇，由風扇N+1冗餘變為2N+1冗餘，我們可以選擇性能差一點單經濟效益更好的風扇，從而不至於過設計導致風扇自身的功耗過高，也可以有效的降低風扇成本。
此外，如圖5所示，本實施例還提供一種風扇控制系統，包括一主機板200、裝設於所述主機板200上的一基板管理控制器210、一風扇控制板10以及裝設於所述風扇控制板10上的如上所述的風扇控制電路100。
上述已經對所述風扇控制電路100進行了詳細說明，在此不再贅述。
此外，為了突出本發明的創新部分，本實施例中並沒有將與解決本發明所提出的技術問題關係不太密切的技術特徵引入，但這並不表明本實施例中不存在其它的結構和功能特徵。
需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的元件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各元件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其元件佈局型態也可能更為複雜。
綜上所述，本發明除了考慮到基板管理控制器(BMC)的以及風扇的N+1冗餘外，還兼顧了對整個風扇控制系統的各個環節進行異常檢測和保護，在風扇控制系統異常時提供更有效，更穩定和全面的保護。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的專利範圍所涵蓋。
100‧‧‧風扇控制電路
110‧‧‧基板狀態檢測電路
111‧‧‧心跳信號檢測電路
112‧‧‧邏輯控制電路
113‧‧‧脈衝發生器
114‧‧‧脈衝多工器
120‧‧‧風扇控制器
130‧‧‧供電電路
131‧‧‧備用電源
132‧‧‧控制開關
140‧‧‧第一熔斷器
150‧‧‧第二熔斷器
210‧‧‧基板管理控制器
300‧‧‧風扇連接器

Claims (7)

  1. 一種風扇控制電路，適用於伺服器，所述風扇控制電路包括：一風扇控制器，與至少一個風扇連接器相連，且通過積體電路匯流排通信線與一基板管理控制器相連並輸出一基板管理控制器風扇信號，所述風扇控制器由主供電電源供電；以及一基板狀態檢測電路，分別與所述基板管理控制器和所述風扇控制器相連，檢測所述基板管理控制器的心跳信號，並根據所述心跳信號控制輸出風扇脈衝信號，以控制與所述風扇連接器相連的風扇正常工作；其中所述基板狀態檢測電路包括：一心跳信號檢測電路，與所述基板管理控制器的心跳信號輸出端相連，檢測所述基板管理控制器的所述心跳信號並輸出一心跳狀態信號；以及一邏輯控制電路，與所述心跳信號檢測電路相連，根據所述心跳狀態信號控制輸出脈衝選擇信號。
  2. 根據請求項1所述的風扇控制電路，所述基板狀態檢測電路還包括： 一脈衝發生器，產生驅動風扇正常工作的風扇脈衝預設信號；以及一脈衝多工器，分別與所述邏輯控制電路、所述脈衝發生器以及所述風扇控制器相連，當所述脈衝選擇信號為第一選擇狀態時所述脈衝多工器選擇輸出所述風扇脈衝預設信號至所述脈衝多工器的輸出埠，當所述脈衝選擇信號為第二選擇狀態時所述脈衝多工器選擇輸出所述基板管理控制器風扇信號至所述脈衝多工器的所述輸出埠。
  3. 根據請求項1所述的風扇控制電路，所述風扇連接器與所述風扇控制器電性連接，所述風扇連接器檢測所述風扇的運轉速度並輸出至所述風扇控制器。
  4. 根據請求項2所述的風扇控制電路，所述邏輯控制電路還與所述基板管理控制器相連，當所述積體電路匯流排通信線為無效信號時所述基板管理控制器傳輸一積體電路匯流排通信無效狀態信號至所述邏輯控制電路。
  5. 根據請求項2所述的風扇控制電路，所述風扇控制電路還包括一供電電路，與所述風扇連接器相連；所述供電電路包括：一備用電源；以及 一控制開關，分別與所述備用電源、所述脈衝多工器的所述輸出埠以及所述風扇連接器相連。
  6. 根據請求項5所述的風扇控制電路，其中當所述風扇控制器的所述主供電電源正常工作時，所述控制開關控制所述風扇連接器與所述脈衝多工器的所述輸出埠通信連接，且當所述風扇控制器的所述主供電電源中斷供電時，所述控制開關控制所述風扇連接器的所述風扇滿速運轉。
  7. 根據請求項2所述的風扇控制電路，所述風扇控制電路還包括：一第一熔斷器和一第二熔斷器，分別與所述主供電電源連接；其中所述第一熔斷器和所述第二熔斷器分別對應與所述風扇的兩個轉子相連，分別對兩個所述轉子進行熔斷保護。
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