CN111030040A - 一种风扇保护电路及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种风扇保护电路及方法，包括：过压保护电路、电流冲击保护电路、电流检测电路、控制芯片和风扇；本申请增设电流检测电路和过压保护电路，能够检测风扇的电压和电流，同时，将电压和电流反馈至新增的控制芯片，控制芯片可以快速根据电压和电流与预设的保护条件对比，当满足保护条件，控制芯片可以控制风扇断开与供电端的连接，从而保证风扇不会因过流或过压故障导致损坏，能够及时的检测出电路的问题，并及时响应，能够更为精细的监控风扇的工作状态，同时控制芯片还可以保存风扇的历史电压值和电流值，以便后续维护人员能够根据风扇历史的电压和电流分析故障原因，综合确保了风扇的安全，延长了风扇的工作寿命。

Description

一种风扇保护电路及方法

技术领域

本发明涉及服务器领域，特别涉及一种风扇保护电路及方法。

背景技术

随着服务器行业的快速发展，对服务器的稳定性以及可靠性要求越来越高，而服务器的直流风扇能够提供服务器完善的散热***，直流风扇的稳定性是服务器稳定的基础。

目前服务器的处理器功率越来越大，发热也急剧增加，稳定且可靠的风扇***是服务器运行稳定的基础。若没有完善的直流风扇监控及保护***，风扇的寿命会急剧的减小，且风扇故障分析也带来严重挑战。

现有直流风扇保护方案大多是在直流风扇前端增加电流冲击保护电路，大多数直流风扇损坏并非是一次性过压或过流直接导致损坏，而是由于长期超负载运行导致老化从而寿命减小，而电流冲击保护电路并不能解决此类问题，对直流风扇的监控不够完善且直流风扇出现过压时保护不够及时，且对直流风扇的没有任何数据记录，对后续分析及电路升级带来很大挑战。

因此，需要一种能够全面监控风扇状态，能够有效的提高风扇工作寿命的风扇保护电路。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种风扇保护电路及方法，能够全面监控风扇状态，能够有效的提高风扇工作寿命的风扇保护电路。其具体方案如下：

一种风扇保护电路，包括：过压保护电路、电流冲击保护电路、电流检测电路、控制芯片和风扇；

所述电流检测电路的输入端与供电端连接，所述电流检测电路的检测端与所述电流冲击保护电路的输入端连接，所述电流检测电路的信号反馈端与所述控制芯片电流信号接收端连接，所述电流冲击保护电路的输出端分别与所述过压保护电路的第一端、第二端、所述过压保护电路的第二端和所述风扇的输入端连接，所述过压保护电路的第三端接地，所述过压保护电路的信号反馈端与所述控制芯片的电压信号接收端连接，所述风扇的输出端接地，所述风扇的控制端与所述控制芯片的控制端连接。

可选的，所述电流检测电路包括电流检测芯片和第一电阻；

所述第一电阻的第一端和所述电流检测芯片的输入端连接，作为所述电流检测电路的输入端；

所述电流检测芯片的输出端作为所述电流检测电路的信号反馈端，所述电流检测芯片的检测端与所述第一电阻的第二端连接，作为所述电流检测电路的检测端。

可选的，所述过压保护电路，包括第二电阻、第三电阻、反向截止二极管、电压检测电容和电压检测芯片；

所述第二电阻的第一端作为所述过压保护电路的第一端，所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第一端连接、所述反向截止二极管的阳极、所述电压检测电容的第一端连接和所述电压检测芯片的检测端相互连接，所述第三电阻的第二端与所述电压检测电容的第二端连接，作为所述过压保护电路的第三端，所述反向截止二极管的阴极作为所述过压保护电路的第二端，所述电压检测芯片的输出端作为所述过压保护电路的电压信号反馈端。

可选的，还包括：与所述控制芯片连接的、用于检测与所述风扇对应的发热设备的温度的温度传感器。

可选的，还包括：与所述控制芯片连接的、用于告警的告警装置。

本发明还公开了一种风扇保护方法，应用于前述的风扇保护电路，包括：

接收电流检测电路发送的电流检测信号和过压保护电路发送的电压检测信号；

根据所述电流检测信号和所述电压检测信号，判断是否满足预设的保护条件；

若满足，则断开风扇回路。

可选的，所述根据所述电流检测信号和所述电压检测信号，判断是否满足预设的保护条件的过程，包括：

根据所述电流检测信号和所述电压检测信号，判断所述电流检测信号是否超过过流阈值，所述电压检测信号是否超过过压阈值；

若超过所述过流阈值和/或所述过压阈值，则断开风扇回路。

可选的，当所述风扇保护电路，包括：

与所述控制芯片连接的、用于告警的告警装置；

还包括：

根据所述电流检测信号和所述电压检测信号，判断所述电流检测信号是否超过电流告警阈值，所述电压检测信号是否超过电压告警阈值；

若超过所述电流告警阈值和/或所述电压告警阈值，则控制所述告警装置告警；

其中，所述电流告警阈值小于所述过流阈值，所述电压告警阈值小于所述过压阈值。

可选的，当所述风扇保护电路，包括：

与所述控制芯片连接的、用于检测与风扇对应的发热设备的温度的温度传感器；

还包括：

接收温度传感器发送的温度信号；

根据所述温度信号和预先存储的转速调节规则，生成与所述温度信号对应的转速调节信号；

发送所述转速调节信号至所述风扇，以调节所述风扇的转速至与所述转速调节信号对应的转速。

可选的，还包括：

保存所述电流检测信号和所述电压检测信号。

本发明中，风扇保护电路，包括：过压保护电路、电流冲击保护电路、电流检测电路、控制芯片和风扇；电流检测电路的输入端与供电端连接，电流检测电路的检测端与电流冲击保护电路的输入端连接，电流检测电路的信号反馈端与控制芯片电流信号接收端连接，电流冲击保护电路的输出端分别与过压保护电路的第一端、第二端、过压保护电路的第二端和风扇的输入端连接，过压保护电路的第三端接地，过压保护电路的信号反馈端与控制芯片的电压信号接收端连接，风扇的输出端接地，风扇的控制端与控制芯片的控制端连接。

本发明增设电流检测电路和过压保护电路，能够检测风扇的电压和电流，同时，将电压和电流反馈至新增的控制芯片，控制芯片可以快速根据电压和电流与预设的保护条件对比，当满足保护条件，控制芯片可以控制风扇断开与供电端的连接，从而保证风扇不会因过流或过压故障导致损坏，能够及时的检测出电路的问题，并及时响应，能够更为精细的监控风扇的工作状态，同时控制芯片还可以保存风扇的历史电压值和电流值，以便后续维护人员能够根据风扇历史的电压和电流分析故障原因，综合确保了风扇的安全，延长了风扇的工作寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种风扇保护电路拓扑示意图；

图2为本发明实施例公开的另一种风扇保护电路拓扑示意图；

图3为本发明实施例公开的另一种风扇保护电路拓扑示意图；

图4为本发明实施例公开的一种风扇保护方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种风扇保护电路，参见图1所示，该电路包括：过压保护电路11、电流冲击保护电路12、电流检测电路13、控制芯片14和风扇15；

电流检测电路13的输入端与供电端V1连接，电流检测电路13的检测端与电流冲击保护电路12的输入端连接，电流检测电路13的信号反馈端与控制芯片14电流信号接收端连接，电流冲击保护电路12的输出端分别与过压保护电路11的第一端、第二端、过压保护电路11的第二端和风扇15的输入端连接，过压保护电路11的第三端接地，过压保护电路11的信号反馈端与控制芯片14的电压信号接收端连接，风扇15的输出端接地，风扇15的控制端与控制芯片14的控制端连接。

具体的，供电端V1用于为风扇15供电，同时，也为风扇保护电路中各元器件供电，供电后电流检测电路13将能够持续检测通过风扇15的电流，电流检测电路13发送通过风扇15的电流至控制芯片14，以便控制芯片14根据风扇15的电流决定是否断开风扇15的回路来保护风扇15。

具体的，电流冲击保护电路12将保护风扇15不被电流冲击所损坏，过压保护电路11连接在风扇15前端，作为风扇15前的旁路，过压保护电路11能够防止风扇15被瞬时电压冲击，还能够检测风扇15的电压，并将风扇15的电压通过信号反馈端发送至控制芯片14，由控制芯片14根据风扇15的电压决定是否断开风扇15的回路来保护风扇15。

具体的，控制芯片14根据准确的电压值和电流值能够做出更为精准的判断，同时，由于各项数值数字化，能够对细微变化更快的做出反应，提高了响应速度。

其中，风扇15内部包括断路器，控制芯片14的控制端通过风扇15的控制端可以控制风扇15内部的断路器，当控制芯片14认为需要关闭风扇15对风扇15进行保护时，可以发送关断信号至风扇15内的断路器，断开风扇15与供电端V1的连接，保证风扇15不会被过压或过流所损坏。

进一步的，控制芯片14还能够存储电流检测电路13和过压保护电路11反馈的电流值和电压值，以便后续维护人员能够根据风扇15历史的电压和电流分析故障原因。

可见，本发明实施例增设电流检测电路13和过压保护电路11，能够检测风扇15的电压和电流，同时，将电压和电流反馈至新增的控制芯片14，控制芯片14可以快速根据电压和电流与预设的保护条件对比，当满足保护条件，控制芯片14可以控制风扇15断开与供电端V1的连接，从而保证风扇15不会因过流或过压故障导致损坏，能够及时的检测出电路的问题，并及时响应，能够更为精细的监控风扇15的工作状态，同时控制芯片14还可以保存风扇15的历史电压值和电流值，以便后续维护人员能够根据风扇15历史的电压和电流分析故障原因，综合确保了风扇15的安全，延长了风扇15的工作寿命。

本发明实施例公开了一种具体的风扇保护电路，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。参见图2所示，具体的：

具体的，上述电流检测电路13可以具体包括电流检测芯片131和第一电阻R1；

第一电阻R1的第一端和电流检测芯片131的输入端连接，作为电流检测电路13的输入端；

电流检测芯片131的输出端作为电流检测电路13的信号反馈端，电流检测芯片131的检测端与第一电阻R1的第二端连接，作为电流检测电路13的检测端。

具体的，上述过压保护电路11，可以具体包括第二电阻R2、第三电阻R3、反向截止二极管D1、电压检测电容C1和电压检测芯片111；

第二电阻R2的第一端作为过压保护电路11的第一端，第二电阻R2的第二端、第三电阻R3的第一端连接、反向截止二极管D1的阳极、电压检测电容C1的第一端连接和电压检测芯片111的检测端相互连接，第三电阻R3的第二端与电压检测电容C1的第二端连接，作为过压保护电路11的第三端，反向截止二极管D1的阴极作为过压保护电路11的第二端，电压检测芯片111的输出端作为过压保护电路11的电压信号反馈端。

其中，电压检测电容C1，能够吸收一定的电压，降低过压对风扇15的影响，反向截止二极管D1能够保护电压检测芯片111不会因过压或过流故障造成损坏。

在另一种实施例中，电流检测芯片131和电压检测芯片111可以具备判断功能，即不再由控制芯片14判断风扇15的电流和电压是否超过预设的保护条件，可以由电流检测芯片131和电压检测芯片111判断，电流检测芯片131和电压检测芯片111在得到判断结果后，可以直接发送判断结果至控制芯片14，控制芯片14根据判断结果控制风扇15是否关断。

在另一种实施例中，电流检测芯片131和电压检测芯片111可以输出模拟信号，电流检测芯片131和电压检测芯片111可以采用比较器实现，电流检测芯片131和电压检测芯片111通过比较风扇15的电流值和基准电流值，比较风扇15的电压值和基准电压值，可以判断出是否发生过流和过压，电流检测芯片131和电压检测芯片111可以输出检测结果至控制芯片14，控制芯片14根据判断结果控制风扇15是否关断。

此外，本发明实施例在上述实施例的基础上还公开了一种风扇保护电路，参见图3所示，具体的：

本发明实施例中，风扇保护电路还可以包括：与控制芯片14连接的、用于检测与风扇15对应的发热设备的温度的温度传感器。

可以理解的是，为确保风扇15能够更好的起到散热效果，增加温度传感器检测与风扇15对应的发热设备的温度，并将发热设备的温度发送至控制芯片14，控制芯片14中可以预先记录有发热设备各种温度范围所对应的风扇15转速的转速调节规则，控制芯片14可以根据温度传感器反馈的温度和转速调节规则生成相应的转速调节信号，利用控制端发送转速调节信号至风扇15，风扇15中的功率调节器可以根据转速调节信号调节风扇15的工作电压，改变风扇15的转速，直至与转速调节信号对应。

具体的，还可以包括：与控制芯片14连接的、用于告警的告警装置。

可以理解的是，但风扇15的电流和电压超过额定的工作电压和工作电流，不一定代表就需要立刻关断风扇15，控制芯片14在此种状况下，可以控制告警装置进行告警，提醒用户风扇15当前过载运行，以便用户可以做出相应的反应，当然，控制器断开风扇15后，同样可以控制告警装置进行告警，告知用户风扇15断开。

相应的，本发明实施例还公开了一种风扇保护方法，参见图4所示，应用于如前述的风扇保护电路，该方法包括：

S11：接收电流检测电路发送的电流检测信号和过压保护电路发送的电压检测信号；

S12：根据电流检测信号和电压检测信号，判断是否满足预设的保护条件。

具体的，预设的保护条件可以为，当电流检测信号和电压检测信号任一信号超过保护条件中设置的阈值，则判定为满足，需要断开风扇，也可以当两个信号均超过保护条件中设置的阈值，则判定为满足，需要断开风扇。

具体的，保护条件还可以包括判断电流检测信号和电压检测信号任一信号超过预设的阈值的时长是否超过预设的时间阈值，若在超过预设的阈值，同时也超过预设的时间阈值后，可以判定断开风扇回路，保护条件可以根据具体实际应用需要进行设定。

S13：若满足，则断开风扇回路。

具体的，当然可以理解的是若不满足保护条件，则风扇继续正常工作。

可见，本发明实施例增设电流检测电路和过压保护电路，能够检测风扇的电压和电流，可以快速根据电压和电流与预设的保护条件对比，当满足保护条件，可以控制风扇断开与供电端的连接，从而保证风扇不会因过流或过压故障导致损坏，能够及时的检测出电路的问题，并及时响应，能够更为精细的监控风扇的工作状态。

具体的，上述S12根据电流检测信号和电压检测信号，判断是否满足预设的保护条件的过程，可以具体包括S121和S122；其中，

S121：根据电流检测信号和电压检测信号，判断电流检测信号是否超过过流阈值，电压检测信号是否超过过压阈值；

S122：若超过过流阈值和/或过压阈值，则断开风扇回路。

具体的，当风扇保护电路，包括：与控制芯片连接的、用于告警的告警装置时；

则还可以包括S14至S15；其中，

S14：根据电流检测信号和电压检测信号，判断电流检测信号是否超过电流告警阈值，电压检测信号是否超过电压告警阈值；

S15：若超过电流告警阈值和/或电压告警阈值，则控制告警装置告警；

其中，电流告警阈值小于过流阈值，电压告警阈值小于过压阈值。

具体的，当风扇保护电路，包括：与控制芯片连接的、用于检测与风扇对应的发热设备的温度的温度传感器时；

则还可以包括S16至S19；其中，

S16：接收温度传感器发送的温度信号；

S17：根据温度信号和预先存储的转速调节规则，生成与温度信号对应的转速调节信号；

S18：发送转速调节信号至风扇，以调节风扇的转速至与转速调节信号对应的转速。

具体的，还可以保存电流检测信号和电压检测信号。

具体的，保存风扇的历史电压值和电流值，以便后续维护人员能够根据风扇历史的电压和电流分析故障原因，综合确保了风扇的安全，延长了风扇的工作寿命。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

以上对本发明所提供的技术内容进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种风扇保护电路，其特征在于，包括：过压保护电路、电流冲击保护电路、电流检测电路、控制芯片和风扇；

所述电流检测电路的输入端与供电端连接，所述电流检测电路的检测端与所述电流冲击保护电路的输入端连接，所述电流检测电路的信号反馈端与所述控制芯片电流信号接收端连接，所述电流冲击保护电路的输出端分别与所述过压保护电路的第一端、第二端、所述过压保护电路的第二端和所述风扇的输入端连接，所述过压保护电路的第三端接地，所述过压保护电路的信号反馈端与所述控制芯片的电压信号接收端连接，所述风扇的输出端接地，所述风扇的控制端与所述控制芯片的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的风扇保护电路，其特征在于，所述电流检测电路包括电流检测芯片和第一电阻；

所述第一电阻的第一端和所述电流检测芯片的输入端连接，作为所述电流检测电路的输入端；

所述电流检测芯片的输出端作为所述电流检测电路的信号反馈端，所述电流检测芯片的检测端与所述第一电阻的第二端连接，作为所述电流检测电路的检测端。

3.根据权利要求2所述的风扇保护电路，其特征在于，所述过压保护电路，包括第二电阻、第三电阻、反向截止二极管、电压检测电容和电压检测芯片；

所述第二电阻的第一端作为所述过压保护电路的第一端，所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第一端连接、所述反向截止二极管的阳极、所述电压检测电容的第一端连接和所述电压检测芯片的检测端相互连接，所述第三电阻的第二端与所述电压检测电容的第二端连接，作为所述过压保护电路的第三端，所述反向截止二极管的阴极作为所述过压保护电路的第二端，所述电压检测芯片的输出端作为所述过压保护电路的电压信号反馈端。

4.根据权利要求1至3任一项所述的风扇保护电路，其特征在于，还包括：与所述控制芯片连接的、用于检测与所述风扇对应的发热设备的温度的温度传感器。

5.根据权利要求1至3任一项所述的风扇保护电路，其特征在于，还包括：与所述控制芯片连接的、用于告警的告警装置。

6.一种风扇保护方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的风扇保护电路，包括：

接收电流检测电路发送的电流检测信号和过压保护电路发送的电压检测信号；

根据所述电流检测信号和所述电压检测信号，判断是否满足预设的保护条件；

若满足，则断开风扇回路。

7.根据权利要求6所述的风扇保护方法，其特征在于，所述根据所述电流检测信号和所述电压检测信号，判断是否满足预设的保护条件的过程，包括：

根据所述电流检测信号和所述电压检测信号，判断所述电流检测信号是否超过过流阈值，所述电压检测信号是否超过过压阈值；

若超过所述过流阈值和/或所述过压阈值，则断开风扇回路。

8.根据权利要求7所述的风扇保护方法，其特征在于，当所述风扇保护电路，包括：

与所述控制芯片连接的、用于告警的告警装置；

还包括：

根据所述电流检测信号和所述电压检测信号，判断所述电流检测信号是否超过电流告警阈值，所述电压检测信号是否超过电压告警阈值；

若超过所述电流告警阈值和/或所述电压告警阈值，则控制所述告警装置告警；

其中，所述电流告警阈值小于所述过流阈值，所述电压告警阈值小于所述过压阈值。

9.根据权利要求6至8任一项所述的风扇保护方法，其特征在于，当所述风扇保护电路，包括：

与所述控制芯片连接的、用于检测与风扇对应的发热设备的温度的温度传感器；

还包括：

接收温度传感器发送的温度信号；

根据所述温度信号和预先存储的转速调节规则，生成与所述温度信号对应的转速调节信号；

发送所述转速调节信号至所述风扇，以调节所述风扇的转速至与所述转速调节信号对应的转速。

10.根据权利要求6至8任一项所述的风扇保护方法，其特征在于，还包括：

保存所述电流检测信号和所述电压检测信号。

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