合理的风扇控制设计确保电信设备可靠运行 cpu风扇声音大嗡嗡响

《合理的风扇控制设计确保电信设备可靠运行 cpu风扇声音大嗡嗡响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《合理的风扇控制设计确保电信设备可靠运行 cpu风扇声音大嗡嗡响（5页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、合理的风扇控制设计确保电信设备可靠运行 cpu风扇声音大嗡嗡响 摘要：伴随IC功率密度的提升、系统工作速度的不停提升，热管理设计成为提升系统可靠性不可缺乏的手段。本文讨论了电信及其它高可靠性设备的风扇控制设计方案。 关键词：风扇；温度监控；风扇控制引言当今的电信设备对可靠性要求极高，很多设备配置了冗余电源备份，主控板采取双备份。同时设备的体积也在缩小，伴随芯片集成度的提升，单位面积内的功率也在大幅增加。全部这些原因全部对散热设计提出了更高的要求，所以温度监控和风扇控制设计在电信设备中显得尤为主要。风扇控制设计的关键目标是确保电信设备的可靠运行，因此风扇控制芯片本身应该含有高可靠性。Maxim对

2、于温度传感器和风扇控制器采取了6控制体系，其百万产品的失效率仅有3或4。本文介绍了几个相关的风扇控制方案。无刷直流风扇无刷直流风扇是很多设备的选择，无刷直流风扇的特点是可靠性高、简单易用。无刷直流风扇是2线器件，在其两端加上直流电压即可工作。电信设备最简单的制冷方法就是给风扇加上直流电压，打开开关即可工作。直流工作电压有5V、12V、24V、48V。12V的风扇较为普遍。假如系统没有12V电压，也能够选取5V风扇。对于2线风扇，其转速和消耗的电流伴随直流电压的不一样而改变。风扇监测即使无刷直流风扇的可靠性很高，使用寿命也很长，不过无刷直流风扇依然是机械部件，依然有磨损和失效。伴随时间的推移，其

3、制冷效率会下降甚至完全失效。这就是为何要对风扇进行连续不停的监测。很多风扇提供了不一样的监测方法，大致分为两类：报警传感器和速度传感器。报警传感器给出一个数字信号，指示风扇速度低于某个门限或已经完全失效。速度传感器会给出不一样频率的数字信号，其频率和速度成正比，通常为每转两个脉冲。控制风扇速度的三种方法脉宽调制控制方法脉宽调制控制方法就是根据固定频率控制风扇电源的通、断，经过占空比调整实现风扇的速度控制。占空比越大，风扇转速越高。这种方法需要选择适宜的频率，假如PWM信号频率太低，风扇可能会在PWM周期内振荡；假如PWM信号频率过高，造成风扇内部交换电路改变过快，可能引发操作失效。考虑到上述问

4、题，PWM信号的频率范围通常设置在20Hz到160Hz。另外，PWM信号要有足够的上升和下降时间，确保风扇的长久可靠性。脉宽调制控制方法的优点是驱动电路简单，开启特征好，调整管需要耗散的热量很小。缺点是风扇中的速度和报警传感器的使用受到限制，因为速度和报警传感器的供电和电机电源相同，会受到脉宽调制频率的通、断控制。线性调整控制方法线性调整控制方法就是经过调整管调整风扇的电压，首先要确保风扇供电电压的范围要宽，和PWM调整控制方法相比，其优点是能够利用速度传感器和报警传感器，缺点是调整管上的功耗很大。DGDG开关调整控制方法DCDC开关控制方法和现行控制方法很靠近，全部是调整风扇两端的电压控制风

5、扇的速度。不过，和线性控制方法不一样的是DCDC使用开关电源。两种方法各有优缺点，DCDC开关控制的最大优点是效率高、不会发烧。MAX6651线性风扇控制器MAX6651内部有4个转速计监控输入口，5条通用输出输入口，能够构建开环或闭环风扇速度控制，MAX6651经过2线SMBus接口和微处理器进行控制信息交换，MAX6651能够编程输出风扇失效报警输出和风扇全速运行控制输入。利用MAX6651能够直接监控4个风扇，配合多路模拟开关后，还能够监控更多的风扇，图1所表示。MAX6651的GPIO#2、#3和#4配置为输出，用于控制MAX4051的地址输入，从而由MAX6651的Tach3控制多路

6、复用器选通的风扇。图中全部风扇是并联使用，不能独立控制每个风扇的速度。MAX6651对连接到TachO的1#风扇进行闭环控制，其它风扇的速度如同1#风扇。MAX6651能够读取每个风扇的速度，从而在风扇失效时进行合适的处理。出现风扇失效时，可能需要系统停止运行以进行维修，而很多系统不能停止运行，这时需要热插拔和热备份，图2所表示。图中的GPIO#O设置为报警输出，GPIO#1设置为全速运行控制，将全部MAX6651的GPIO#O和GPIO#1连接在一起，这么有一个风扇报警后，也就是GPIO#O输出低电平，而当GPIO#I是低电平时其它风扇就会全速运行，同时GPIO#O会产生一个中止给微控制器，

7、微控制器经过读取每个风扇的速度查出失效的风扇。经过GPIO#2能够实现热插拔，风扇连接时，GPIO#2是高电平，风扇拔掉后，GPIO#2是低电平。GPIO#2的另一个功效是能够作为内部时钟的输入或输出，假如把一个IO作为输出，其他IO作为时钟输入，能够使全部风扇工作在同一频率下，实现全部风扇的同时。MAX6640开关方法风扇控制器MAX6640是双路PWM风扇控制器，带有双路远端温度监控和当地温度传感器和三路可编程报警输出。MAX6640带有风扇失效检测，经过SMBus2线串行接口读取数据并进行编程设置。MAX6640经过控制PWM的占空比调整风扇的转速，PWM信号控制直流无刷风扇的电源电压或

8、带有转速计的风扇的速度控制输入。图3是MAX6640的经典应用。风扇控制芯片的PCB布局风扇控制电路的布局对于确保系统的可靠工作很主要，以下给出了部分电路板布局中的注意事项：芯片应尽可能靠近远端二极管。在噪声环境中，比如计算机主板，这种距离能够为4英寸至8英寸或更长，最好能够远离噪声源。不要将DXP连线布在和CRT的偏转线圈相邻的地方。一样，布线不要跨过存放器的高速总线，不然会很轻易引入+3的误差，即使提供了良好的滤波也无济于事。除此之外，其它噪声源的影响要小得多。DXP和GND的走线保持平行，并相互靠近，同时远离任何高压走线，比如+12V直流电压线。避免影响PCB，产生较大的漏电流。DXP和地之间的20MQ的泄漏路径可能造成大约+1的误差。使用尽可能少的过孔和跨线，降低铜焊点所产生的热电偶效应。假如引入了热电偶，应确保DXP和GND路径上含有匹配的热电偶。通常，PCB产生的热电偶不会带来严重的问题。铜焊点热电偶含有3V的灵敏度，产生+1的测量误差，会在DXPGND产生大约200gV的电压误差。所以大多数寄生热电偶误差被淹没掉。使用宽引线，较细的引线含有较高的寄生电感，易于拾取辐射噪声。提议依据实际条件，尽可能采取10rail甚至更宽的引线和引线间距。在DXP引线和携带高频噪声的信号线之间铺设隔离地线，有利于降低EMI。