风扇转速控制电路及通信设备的制作方法

本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种风扇转速控制电路及通信设备。

背景技术：

在现有的通信设备中，无论是较小的台式设备还是较大的机架式设备，都使用了大量的大规模集成电路，并且在机架式设备中使用了较多的的大功率ac-dc电源模块，设备的功耗非常大，设备散热系统的好坏密切关系到设备能否正常工作及设备的稳定性，因此，对通信设备的散热性能及可靠性提出了更高的要求。

通常情况下，通信设备都是通过自带的风扇抽风来保证设备正常散热，为保证通信设备能够在合适的温度环境中正常工作，常见的方法有：1、一般台式设备的散热系统由智能器件根据实时温度来控制两到四个风扇的转速达到系统降温的目的，该方法需要软件编码，增加了人力成本、调试难度大以及系统复杂性高，同时也需要较大的硬件成本。2、大功率的ac-dc电源模块一般配有一到两个风扇给电源模块散热，通常是调整风扇的供电电压来控制风扇的转速，但是需要单独给风扇提供可变电压，操作起来繁琐，增大了系统复杂性。

因此，如何解决现有通信设备散热系统存在的成本高、复杂度高、可靠性低，不便于调试和维护的问题，一直以来都是本领域技术人员关注的重点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种风扇转速控制电路，以减少散热系统成本、降低系统复杂度、提高可靠性，提高产品性价比和竞争力。

本发明的目的还在于提供一种通信设备，以减少散热系统成本、降低系统复杂度、提高可靠性，提高性价比和竞争力。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提出一种风扇转速控制电路，应用于通信设备，用于控制风扇转速。所述风扇转速控制电路包括温度采集单元、三角波产生单元及脉冲宽度调制单元，所述温度采集单元及所述三角波产生单元均与所述脉冲宽度调制单元电连接，所述脉冲宽度调制单元与所述风扇电连接；所述温度采集单元用于采集所述通信设备内部的温度，并将所述温度转换为电压信号输出至所述脉冲宽度调制单元；所述三角波产生单元用于产生三角波信号并将所述三角波信号输出至所述脉冲宽度调制单元；所述脉冲宽度调制单元用于依据所述电压信号和所述三角波信号输出控制信号以控制所述风扇的转速。

第二方面，本发明实施例还提出一种通信设备，所述通信设备包括风扇转速控制电路，所述风扇转速控制电路包括温度采集单元、三角波产生单元及脉冲宽度调制单元，所述温度采集单元及所述三角波产生单元均与所述脉冲宽度调制单元电连接，所述脉冲宽度调制单元与所述风扇电连接；所述温度采集单元用于采集所述通信设备内部的温度，并将所述温度转换为电压信号输出至所述脉冲宽度调制单元；所述三角波产生单元用于产生三角波信号并将所述三角波信号输出至所述脉冲宽度调制单元；所述脉冲宽度调制单元用于依据所述电压信号和所述三角波信号输出控制信号以控制所述风扇的转速。

相对现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的风扇转速控制电路应用于通信设备，可用于控制风扇转速。所述风扇转速控制电路包括温度采集单元、三角波产生单元及脉冲宽度调制单元，所述温度采集单元及所述三角波产生单元均与所述脉冲宽度调制单元电连接，所述脉冲宽度调制单元与所述风扇电连接；所述温度采集单元用于采集所述通信设备内部的温度，并将所述温度转换为电压信号输出至所述脉冲宽度调制单元；所述三角波产生单元用于产生三角波信号并将所述三角波信号输出至所述脉冲宽度调制单元；所述脉冲宽度调制单元用于依据所述电压信号和所述三角波信号输出控制信号以控制所述风扇的转速。该风扇转速控制电路通过实时采集通信设备内部的温度进而调整风扇转速，电路设计简单，可靠性高，便于调试和维护，并且节省了硬件成本和人力成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的风扇转速控制电路的应用环境图。

图2示出了本发明第一实施例所提供的风扇转速控制电路的功能模块图。

图3示出了本发明第一实施例所提供的三角波产生单元的功能模块图。

图4示出了本发明第二实施例所提供的风扇转速控制电路的电路图。

图标：100-风扇转速控制电路；200-通信设备；300-风扇；110-温度采集单元；120-三角波产生单元；130-脉冲宽度调制单元；140-供电单元；121-方波产生模块；122-积分模块；141-主路电源模块；142-dc-dc模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1，为本发明实施例所提供的风扇转速控制电路100应用环境示意图。如图1所示，通信设备200通过风扇300抽风来保证正常散热，风扇转速控制电路100应用于所述通信设备200，优选地，所述风扇转速控制电路100与所述风扇300电连接，用于实时采集所述通信设备200内的温度，并根据实时温度来调整所述风扇300的转速，以使所述通信设备200达到及时降温的效果。所述通信设备200可以是笔记本电脑、平板电脑、台式计算机等电子设备。

需要说明的是，在本实施例中，所述风扇300可以是所述通信设备200自带的模块，也可以是单独的模块，对此不做限定。

第一实施例

请参照图2，为本发明第一实施例所提供的风扇转速控制电路100的功能模块图。所述风扇转速控制电路100可应用于上述的通信设备200，用于控制风扇300的转速。在本实施例中，所述风扇转速控制电路100包括温度采集单元110、三角波产生单元120及脉冲宽度调制单元130，所述温度采集单元110及所述三角波产生单元120均与所述脉冲宽度调制单元130电连接，所述脉冲宽度调制单元130与所述风扇300电连接。

所述温度采集单元110用于采集所述通信设备200的温度，并将所述温度转换为电压信号输出至所述脉冲宽度调制单元130。

在本实施例中，所述温度采集单元110主要用于获取所述通信设备200机壳内部区域的温度，并将温度等级间接化为电压信号。当温度升高时，电压升高，当温度降低时，电压降低。

所述三角波产生单元120用于产生三角波信号并将所述三角波信号输出至所述脉冲宽度调制单元130。

如图3所示，在本实施例中，所述三角波产生单元120包括方波产生模块121及积分模块122，所述方波产生模块121与所述积分模块122电连接，所述积分模块122与所述脉冲宽度调制单元130电连接。

所述方波产生模块121用于生成方波信号并将所述方波信号输出至所述积分模块122，优选地，所述方波信号为固定频率的对称方波。

所述积分模块122用于将所述方波信号进行积分以生成所述三角波信号。其中，所述三角波信号的频率与所述方波信号的频率保持一致，且所述三角波信号的幅值可以调整。

需要说明的是，在本实施例中，所述方波产生模块121为迟滞比较器，所述积分模块122为积分器。

所述脉冲宽度调制单元130用于依据所述电压信号和所述三角波信号输出控制信号以控制所述风扇300的转速。

在本实施例中，所述脉冲宽度调制单元130包括第一输入端、第二输入端及输出端，所述第一输入端与所述温度采集单元110电连接，所述第二输入端与所述三角波产生单元120的积分模块122电连接，所述输出端与所述风扇300电连接，所述输出端用于输出控制信号至所述风扇300。

在本实施例中，所述脉冲宽度调制单元130将所述电压信号作为调制信号，将所述三角波信号作为载波信号，将该调制信号和载波信号进行调制以输出所述控制信号进而控制所述风扇300的转速。具体地，所述脉冲宽度调制单元130用于比较所述电压信号与所述三角波信号的大小，并依据比较结果输出不同脉冲宽度(即占空比)的所述控制信号，进而控制所述风扇300的转速。具体地，所述脉冲宽度调制单元130输出的控制信号为占空比可以变化的方波信号，当采集到的温度升高，则电压增大，所述脉冲宽度调制单元130输出的控制信号的占空比随之增大，从而增大风扇300的转速。当采集到的温度降低，则电压减小，所述脉冲宽度调制单元130输出的控制信号的占空比随之减小，从而减小风扇300的转速。

优选地，在进行pcb布局时可将所述温度采集单元110设置在热源敏感的区域或者对温度等级要求较高的区域，以便将采集到的实时温度转换为电压信号输出至所述脉冲宽度调制单元130，进而快速调整所述风扇300的转速，使通信设备200及时降温。

优选地，所述三角波产生单元120与所述脉冲宽度调制单元130在pcb布局时应当尽量远离高压电源和干扰源，同时所述脉冲宽度调制单元130输出的控制信号需要隔离后再输出至所述风扇300，以防风扇300的高压电源通过风扇300的信号引线反灌到pcb板内的控制电路。

进一步地，所述风扇转速控制电路100还包括供电单元140，所述供电单元140与所述风扇300、温度采集单元110、三角波产生单元120及所述脉冲宽度调制单元130均电连接。

具体地，所述供电单元140包括主路电源模块141及dc-dc模块142，所述主路电源模块141与所述风扇300及所述dc-dc模块142均电连接，所述dc-dc模块142与所述温度采集单元110、三角波产生单元120及所述脉冲宽度调制单元130均电连接。

所述主路电源模块141用于向所述风扇300输出第一电压以给所述风扇200直接供电，所述dc-dc模块142用于将所述第一电压经过直流转直流变换后向所述温度采集单元110、三角波产生单元120及所述脉冲宽度调制单元130输出第二电压以分别给所述温度采集单元110、三角波产生单元120及所述脉冲宽度调制单元130供电。例如，在本实施例中，所述主路电源模块141采用12v电源，输出12v电压(即所述第一电压)直接给所述风扇300供电，同时该12v电源经过所述dc-dc模块142直流转直流转换为3.3v电压(即所述第二电压)给所述温度采集单元110、三角波产生单元120及所述脉冲宽度调制单元130供电。

第二实施例

请参照图4，为本发明第二实施例所提供的风扇转速控制电路100的电路图。如图4所示，所述风扇转速控制电路100包括温度采集单元110、三角波产生单元120及脉冲宽度调制单元130，所述温度采集单元110及所述三角波产生单元120均与所述脉冲宽度调制单元130电连接。

在本实施例中，所述三角波产生单元120包括方波产生模块121及积分模块122，所述方波产生模块121与所述积分模块122电连接，所述积分模块122与所述脉冲宽度调制单元130电连接。

所述方波产生模块121用于生成固定频率的方波信号并将所述方波信号输出至所述积分模块122。其中，所述方波产生模块121包括第一运算放大器u1a、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5以及稳压二极管vd1，所述运算放大器u1a的同相输入端与第三电阻r3的一端、第四电阻r4的一端均电连接，所述运算放大器u1a的反向输入端接地，所述运算放大器u1a的输出端通过第五电阻r5与积分模块122电连接，第三电阻r3的另一端与第五电阻r5的一端电连接，稳压二极管vd1电连接于第五电阻r5的一端与地之间。在本实施例中，所述稳压二极管vd1可用于限制所述运算放大器u1a输出的方波信号的幅度。

所述积分模块122用于将所述方波信号进行积分以生成所述三角波信号。其中，所述积分模块122包括第二运算放大器u1b、第六电阻r6、第七电阻r7及电容c1，所述第二运算放大器u1b的反向输入端通过第六电阻r6与第五电阻r5的一端电连接，所述第二运算放大器u1b的同向输入端与第七电阻r7电连接后接地，所述第二运算放大器u1b的输出端与第四电阻r4的另一端、脉冲宽度调制单元130电连接，所述电容c1的两端分别与所述运算放大器u1b的反相输入端和输出端电连接。在本实施例中，所述第二运算放大器u1b的输出端输出的三角波信号的幅值可通过第三电阻r3和第四电阻r4构成的分压电路进行调整。

在本实施例中，所述脉冲宽度调制单元130包括第三运算放大器u1c、第八电阻r8及第九电阻r9，所述第三运算放大器u1c的反相输入端通过第八电阻r8与所述第二运算放大器u1b的输出端电连接，所述第三运算放大器u1c的同相输入端与所述温度采集单元110电连接，所述第三运算放大器u1c的输出端与所述风扇300电连接，第九电阻r9电连接于所述第三运算放大器u1c的输出端与所述dc-dc模块142之间。所述第三运算放大器u1c通过比较所述温度采集单元110输出的电压信号及所述第二运算放大器u1b的输出端输出的三角波信号的大小，并依据比较结果输出不同脉冲宽度的控制信号(即pwm_out)，进而控制风扇300的转速增大或者减小。需要说明的是，所述第三运算放大器u1c的同相输入端可以理解为第一实施例中的脉冲宽度调制单元130的第一输入端，所述第三运算放大器u1c的反相输入端可以理解为第一实施例中的脉冲宽度调制单元130的第二输入端，所述第三运算放大器u1c的输出端可以理解为第一实施例中的脉冲宽度调制单元130的输出端。

在本实施例中，所述温度采集单元110包括第一电阻r1及第二电阻r2，所述第二电阻r2及所述第一电阻r1串联于所述dc-dc模块142与地之间。其中，所述第一电阻r1为正温度系数(positivetemperaturecoefficient，ptc)热敏电阻，所述第二电阻r2为普通电阻，所述第一电阻r1的一端接地，所述第二电阻r2的一端与dc-dc模块142电连接，所述第三运算放大器u1c的同相输入端电连接于所述第一电阻及所述第二电阻之间，将所述第一电阻r1与所述第二电阻r2的连接点作为温度的采集点，通过调整所述第二电阻r2的阻值可以调整温度采集的灵敏度。在本实施例中，所述ptc热敏电阻随着温度的升高阻值变大，获取的电压随之增大，ptc热敏电阻的阻值与温度成正比例关系，即温度和电压成线性关系。

综上所述，本发明实施例所提供的风扇转速控制电路包括温度采集单元、三角波产生单元及脉冲宽度调制单元，所述温度采集单元及所述三角波产生单元均与所述脉冲宽度调制单元电连接，所述脉冲宽度调制单元与所述风扇电连接；所述温度采集单元用于采集所述通信设备内部的温度，并将所述温度转换为电压信号输出至所述脉冲宽度调制单元；所述三角波产生单元用于产生三角波信号并将所述三角波信号输出至所述脉冲宽度调制单元；所述脉冲宽度调制单元用于依据所述电压信号和所述三角波信号输出控制信号以控制所述风扇的转速。该风扇转速控制电路通过实时采集通信设备内部的温度进而调整风扇转速，电路设计简单，未使用较为昂贵的智能器件，降低了研发成本，使用较少的器件降低了pcb布局难度，减少了pcb使用面积，有利于提高产品性价比和竞争力，无需软件编码，节省了人力成本。采用硬件电路实现风扇转速控制，降低了通信设备散热系统的复杂度，便于调试和维护，系统可靠性高。

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。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。