本发明涉及控制领域，尤其涉及一种散热风扇控制电路、方法以及装置。
背景技术：
随着自动化生产技术的发展，伺服驱动器、变频器在自动化生产设备中的应用越来越广泛。由于伺服驱动器、变频器等电气设备内部含有整流模块、igbt逆变模块等功率器件，在设备工作时，这些器件会产生大量的热量，过高的温度会降低电子器件的寿命，甚至会损坏器件，所以需要用散热风扇对设备进行冷却。然而，在自动化设备中散热风扇本身就是一个故障率比较高的器件。散热风扇发生故障，会导致电气设备温度升高。可能会造成系统触发过热保护，进而设备停机，影响生产效率。也可能会导致系统的电子器件因过热而烧毁。
在现有技术中，伺服系统散热风扇控制是由cpu的一个引脚输出一个控制电平，来控制散热风扇的启动。发热量大的设备采用两个散热风扇，控制方式与一个风扇相同。由于散热风扇的故障率比较高，导致生产设备的故障率也上升了。在低功耗的应用上，如果同时启动两个散热风扇，则会增加系统功耗。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺陷，尤其涉及一种散热风扇控制电路、方法以及装置，以降低现有技术中由散热风扇控制导致的系统故障率，提升设备的可靠性，降低系统功耗。
本发明一方面提供了一种散热风扇控制电路，包括使能信号产生模块、温度控制模块以及风扇控制模块；使能信号产生模块，用于产生n个使能信号，所述n个使能信号用来标识n个散热风扇是否出现故障；温度控制模块，用于产生n个温度控制信号；风扇控制模块，用于根据所述使能信号以及所述温度控制信号产生n个风扇开关信号，其中n≥2。
可选地，所述温度控制模块，用于当所述工作温度大于等于第n个温度阈值thn时产生第n个温度控制信号第一电平，n＝1...n，且thn<thn+1，所述第一电平用于开启风扇。
可选地，还包括温度检测模块，用于检测设备的工作温度。
可选地，所述温度控制模块，还用于当所述工作温度小于等于thnn时产生第n个温度控制信号第二电平，n＝1...n；thnn<thn，其中thnn是第n个反向温度阈值，所述第二电平用于关闭风扇。
可选地，所述温度控制模块包括滞回比较器。
可选地，根据使能信号以及温度控制信号产生n个风扇开关信号包括：当所述使能信号均为第三电平时，所述n个风扇开关信号由所述n个温度控制信号确定；所述第三电平标识风扇无故障；当所述使能信号中m个为第四电平时，则其对应的风扇开关信号均为关闭，且其他n-m个风扇开关信号根据n-m个风扇的控制逻辑进行控制；所述第四电平标识风扇有故障，其中m<n；当所述使能信号中n个为第四电平时，则其对应的风扇开关信号均为关闭。
可选地，还包括故障检测模块和/或故障提示模块，所述故障检测模块，用于检测风扇是否出现故障；所述故障提示模块，用于提示检测出的风扇故障。
可选地，所述n＝2，根据使能信号以及温度控制信号产生n个风扇开关信号包括：当所述使能信号均为第三电平时，两个风扇开关信号由两个温度控制信号确定；所述第三电平表示风扇无故障；当所述使能信号中一个为第四电平时，则其对应的风扇开关信号为关闭，另一个风扇开关信号根据一个风扇的控制逻辑进行控制；所述第四电平表示风扇有故障；当所述使能信号均为第四电平时，则其对应的风扇开关信号均为关闭。
可选地，所述两个风扇开关信号由两个温度控制信号确定包括：当所述工作温度大于等于th1时产生第一个温度控制信号第一电平，当所述工作温度大于等于th2时产生第二个温度控制信号第一电平，th1＜th2，其中th1是第一个温度阈值，th2是第二个温度阈值，所述第一电平用于开启风扇；所述根据一个风扇的控制逻辑进行控制包括：当所述工作温度大于等于th1时产生第一个温度控制信号第一电平，根据第一温度控制信号控制风扇的开启。
本发明又一方面提供一种散热风扇控制装置，包括上述任一的电路。
本发明再一方面提供一种散热风扇控制方法，包括使能信号产生步骤，温度控制步骤以及风扇控制步骤；使能信号产生步骤，用于产生n个使能信号，所述n个使能信号用来标识n个散热风扇是否出现故障；温度控制步骤，用于产生n个温度控制信号；风扇控步骤，用于根据所述使能信号以及所述温度控制信号产生n个风扇开关信号，其中n≥2。
可选地，所述产生n个温度控制信号包括：当所述工作温度大于等于thn时产生第n个温度控制信号第一电平，n＝1...n；thn<thn+1，其中thn是第n个温度阈值，所述第一电平用于开启风扇。
可选地，还包括温度检测步骤，用于检测设备的工作温度。
可选地，所述产生n个温度控制信号还包括：当所述工作温度小于等于thnn时产生第n个温度控制信号第二电平，n＝1...n；thnn<thn，其中thnn是第n个反向温度阈值，所述第二电平用于关闭风扇。
可选地，根据使能信号以及温度控制信号产生n个风扇开关信号包括：当所述使能信号均为第三电平时，所述n个风扇开关信号由所述n个温度控制信号确定；所述第三电平标识风扇无故障；当所述使能信号中m个为第四电平时，则其对应的风扇开关信号均为关闭，且其他n-m个风扇开关信号根据n-m个风扇的控制逻辑进行控制；所述第四电平标识风扇有故障，其中m<n；当所述使能信号中n个为第四电平时，则其对应的风扇开关信号均为关闭。
可选地，还包括故障检测步骤和/或故障提示步骤，所述故障检测步骤，用于检测风扇是否出现故障；所述故障提示步骤，用于提示检测出的风扇故障。
可选地，所述n＝2，根据使能信号以及温度控制信号产生n个风扇开关信号包括：当所述使能信号均为第三电平时，两个风扇开关信号由两个温度控制信号确定；所述第三电平标识风扇无故障；当所述使能信号中一个为第四电平时，则其对应的风扇开关信号为关闭，另一个风扇开关信号根据一个风扇的控制逻辑进行控制；所述第四电平标识风扇有故障；当所述使能信号均为第四电平时，则其对应的风扇开关信号为关闭。
可选地，所述两个风扇开关信号由两个温度控制信号确定包括：当所述工作温度大于等于th1时产生第一个温度控制信号第一电平，当所述工作温度大于等于th2时产生第二个温度控制信号第一电平，th1＜th2，其中th1是第一个温度阈值，th2是第二个温度阈值，所述第一电平用于开启风扇；所述根据一个风扇的控制逻辑进行控制包括：当所述工作温度大于等于th1时产生第一个温度控制信号第一电平，根据第一温度控制信号控制风扇的开启。
本发明的方案，能够降低现有技术中由散热风扇控制导致的系统故障率，提升设备的可靠性，降低系统功耗。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明提供的散热风扇控制电路图的一实施例的结构示意图；
图2是本发明提供的散热风扇控制电路图的一实施例的结构示意图；
图3是本发明提供的散热风扇控制电路图的一实施例的温度检测模块；
图4是本发明提供的散热风扇控制电路图的一实施例的温度控制模块；
图5是本发明提供的散热风扇控制电路图的一实施例的风扇控制模块；
图6是本发明提供的散热风扇控制电路图的一实施例的风扇驱动电路；
图7是本发明提供的散热风扇控制电路图的一实施例的滞回比较器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1是本发明提供的散热风扇控制电路图的一实施例的结构示意图。
图1虚线框里是本发明提供的一种散热风扇控制电路，包括使能信号产生模块、温度控制模块以及风扇控制模块。
其中，使能信号产生模块，用于产生n个使能信号，所述n个使能信号用来标识n个散热风扇是否出现故障。例如，当使能信号为第三电平时，标识风扇无故障，当使能信号为第四电平时，标识风扇有故障。第三电平可以是低电平，则第四电平是高电平，或者反之。
温度控制模块，用于产生n个温度控制信号。
例如，当所述工作温度大于等于thn时产生第n个温度控制信号第一电平，n＝1...n；thn<thn+1，其中thn是第n个温度阈值，所述第一电平用于开启风扇。
例如，当n为3个时，当工作温度大于等于th1时产生第一个温度控制信号的第一电平，当工作温度大于等于th2时产生第二个温度控制信号的第一电平，当工作温度大于等于th3时产生第三个温度控制信号的第一电平，其中th1小于th2小于th3。
可选地，还包括温度检测模块，用于检测设备的工作温度。
可选地，温度控制模块，还用于当所述工作温度小于等于thnn时产生第n个温度控制信号第二电平，n＝1...n；thnn<thn，其中thnn是第n个反向温度阈值，所述第二电平用于关闭风扇。
例如，当n为3个时，当工作温度小于等于thn1时产生第一个温度控制信号的第二电平，当工作温度大于等于thn2时产生第二个温度控制信号的第二电平，当工作温度大于等于thn3时产生第三个温度控制信号的第二电平，其中thn1小于th1，thn2小于th2，thn3小于th3。这样的设计，使得风扇关闭时的工作温度小于风扇打开时的工作温度，可以防止当工作温度在临界点时，风扇反复开关，能够延长风扇的寿命，提高系统的稳定度。例如，该特征可以通过滞回比较器实现。
风扇控制模块，用于根据所述使能信号以及所述温度控制信号产生n个风扇开关信号，其中n≥2。n个风扇可以根据设计的需要分布在多个点，也可以集中在一个点附近。
当所述使能信号均为第三电平时，所述n个风扇开关信号由所述n个温度控制信号确定；所述第三电平标识风扇无故障；
当所述使能信号中m个为第四电平时，则其对应的风扇开关信号均为关闭，且其他n-m个风扇开关信号根据n-m个风扇的控制逻辑进行控制；所述第四电平标识风扇有故障，其中m<n；
当所述使能信号中n个为第四电平时，则其对应的风扇开关信号均为关闭。
可选地，还包括故障检测模块和/或故障提示模块，故障检测模块，用于检测风扇是否出现故障。故障提示模块，用于提示检测出的风扇故障、例如显示、警报、发送故障提示等。
图2是本发明提供的散热风扇控制电路图的一实施例的结构示意图。在该实施方式中，n为2，即包括了两个散热风扇。
图2中的风扇驱动电路用于分别驱动散热风扇1和散热风扇2。温度检测模块设置在功率模块附近，用于检测系统(例如，伺服系统)中的工作温度。检测的工作温度被输入cpu记录(可选地)，用于记录系统的工作状况。温度控制模块根据检测的温度生成相应的温度控制信号。在本实施方式中，cpu行使了使能控制信号产生模块的功能，根据风扇故障检测模块的检测结果产生使能控制信号。风扇控制模块对cpu输出的两个风扇使能信号和温度控制模块输出的两个温度控制信号进行逻辑运算，然后输出两个控制风扇开关的信号，通过风扇驱动电路控制散热风扇1、散热风扇2的开启和关闭。
在本实施例中还包括了故障提示模块，即故障显示。故障检测模块直接或者通过cpu将故障信息通过显示模块显示出来，让工作人员及时进行设备维护。
图3是本发明提供的散热风扇控制电路图的一实施例的温度检测模块。该温度检测模块，利用ntc电阻(负温度系数电阻)的特性，当电阻的温度变高，则阻值变小。ntc电阻与电阻r1组成分压电路，电阻r2与电容c2组成低通滤波电路，滤除杂波干扰。在本实施方式中，ntc电阻紧贴着发热量大功率模块安装，再通过引线连到检测电路上，所以并联一个电容c1滤除共模干扰。温度检测电压同时输到cpu和温度控制模块，温度越高，电压值越大。
图4是本发明提供的散热风扇控制电路图的一实施例的温度控制模块。
温度控制模块是采用两个不同阈值的滞回比较器对温度检测电压进行处理。调整电阻r6、r7、r13、r14阻值，使基准电压vr1小于vr2。当产品的工作温度不高时，温度检测电压较低，比较器输出高电平，当工作温度慢慢升高后，温度检测电压也跟着上升，当升到设定阈值后，比较器输出低电平。
当所述工作温度大于等于第一个温度阈值th1时产生温度控制信号1的第一电平，当所述工作温度大于等于th2时产生第二个温度控制信号第一电平，th1＜th2，其中th1是，th2是第二个温度阈值，所述第一电平用于开启风扇。
采用滞回比较器，可以防止当工作温度在临界点时，风扇反复开关。滞回比较器的电压传输特性，如图7所示。当风扇开启工作后，产品的工作温度会下降，温度检测电压也会下降，但由于比较器的滞回特性，只有温度检测电压低于阈值thn(vth1)才会输出高电平。最终产品工作温度达到一个平衡值，温度检测电压保持在阈值th(vth2)与thn(vth1)之间。
图5是本发明提供的散热风扇控制电路图的一实施例的风扇控制模块。
其中，根据使能信号以及温度控制信号产生风扇开关信号包括：
当两个使能信号均为第三电平时，两个风扇开关信号上述两个温度控制信号确定；所述第三电平表示风扇无故障。
当所述使能信号中一个为第四电平时，则其对应的风扇开关信号为关闭，另一个风扇开关信号根据一个风扇的控制逻辑进行控制。所述第四电平表示风扇有故障。其中根据一个风扇的控制逻辑进行控制包括：当所述工作温度大于等于th1时产生第一个温度控制信号第一电平。
当所述使能信号均为第四电平时，则其对应的风扇开关信号均为关闭。
在本实施方式中，当两个风扇都没有出现故障时，风扇由温度检测及控制模块控制工作，当产品工作温度上升到第一个阈值时，风扇1开启。如果此时产品负载稳定，工作温度达到一个平衡，则只开启一个风扇。如果此时产品的工作温度还继续上升，说明一个风扇不能满足散热的需求，当产品工作温度上升到第二个阈值时，风扇2开启。这时两个风扇同时工作，最终产品工作温度达到一个平衡点。
当风扇1出现故障，而风扇2没有故障时。产品工作温度超过第一个阈值后，风扇2开启，而风扇1处于关闭状态。同时cpu将故障信号在显示模块显示出来，提示工人及时维护设备。
当风扇2出现故障，而风扇1没有故障时。风扇2要一直处于关闭状态，所以cpu输出的风扇使能信号2置1，关断芯片tc74act244输出。当产品工作温度达到第一个阈值时，风扇1开启。同时cpu将故障信号在显示模块显示出来，提示工人及时维护设备。
当两个风扇都出现故障时，cpu检测到故障信号，把两个使能信号都置1，关闭两个风扇。并同时在显示模块显示故障信息，提示工人及时维护设备。
图5中，tc74act244是同相缓冲芯片，tc74act240是反相缓冲芯片，还用到与门、或门、反相器等逻辑电路。具体实现，可用相同功能的芯片替代。
图6是本发明提供的散热风扇控制电路图的一实施例的风扇驱动电路。风扇开关信号是由风扇控制模块输出的，当高电平时，三极管q导通，风扇上电启动；当低电平时，三极管截止，风扇关闭。高精度电阻rs串联在风扇的地线上，风扇故障检测模块可通过检测流过rs上的电流来判断风扇是否出现故障，并将故障信号传输到cpu。
表1是本实施方式中散热风扇1的控制逻辑，表2是本实施方式中散热风扇2的控制逻辑。
表1：散热风扇1控制模块工作逻辑
表2散热风扇2控制模块工作逻辑
表1和表2中，0：低电平；1：高电平。th1：产品工作温度第一阈值；th2：产品工作温度第二阈值；且th1小于th2。使能信号是cpu输出的两个信号，风扇出现故障时，使能信号置1，则关闭风扇；控制信号是温度控制模块输出的两个信号，控制信号为0时，需要开启风扇。输出信号：0，风扇关闭；1，风扇开启。因为th1小于th2，根据图3的电路，控制信号2为0时，控制信号1肯定为0，所以控制信号1＝1，控制信号2＝0这种状态是无效的，不会出现。
本发明又一实施方式包括一种散热风扇控制装置，该装置包括本发明提供的各个电路。
本发明又一实施方式，提供了一种散热风扇控制方法，包括使能信号产生步骤，温度控制步骤以及风扇控制步骤。
使能信号产生步骤，用于产生n个使能信号，所述n个使能信号用来标识n个散热风扇是否出现故障。
例如，当使能信号为第三电平时，标识风扇无故障，当使能信号为第四电平时，标识风扇有故障。第三电平可以是低电平，则第四电平是高电平，或者反之。
温度控制步骤，用于产生n个温度控制信号。
例如，当所述工作温度大于等于thn时产生第n个温度控制信号第一电平，n＝1...n；thn<thn+1，其中thn是第n个温度阈值，所述第一电平用于开启风扇。
例如，当n为3个时，当工作温度大于等于th1时产生第一个温度控制信号的第一电平，当工作温度大于等于th2时产生第二个温度控制信号的第一电平，当工作温度大于等于th3时产生第三个温度控制信号的第一电平，其中th1小于th2小于th3。
可选地，还包括温度检测步骤，用于检测设备的工作温度。
可选地，温度控制步骤，还用于当所述工作温度小于等于thnn时产生第n个温度控制信号第二电平，n＝1...n；thnn<thn，其中thnn是第n个反向温度阈值，所述第二电平用于关闭风扇。
例如，当n为3个时，当工作温度小于等于thn1时产生第一个温度控制信号的第二电平，当工作温度大于等于thn2时产生第二个温度控制信号的第二电平，当工作温度大于等于thn3时产生第三个温度控制信号的第二电平，其中thn1小于th1，thn2小于th2，thn3小于th3。这样的设计，使得风扇关闭时的工作温度小于风扇打开时的工作温度，可以防止当工作温度在临界点时，风扇反复开关，能够延长风扇的寿命，提高系统的稳定度。例如，该特征可以通过滞回比较器实现。
风扇控步骤，用于根据所述使能信号以及所述温度控制信号产生n个风扇开关信号，其中n≥2。
当所述使能信号均为第三电平时，所述n个风扇开关信号由所述n个温度控制信号确定；所述第三电平标识风扇无故障；
当所述使能信号中m个为第四电平时，则其对应的风扇开关信号均为关闭，且其他n-m个风扇开关信号根据n-m个风扇的控制逻辑进行控制；所述第四电平标识风扇有故障，其中m<n；
当所述使能信号中n个为第四电平时，则其对应的风扇开关信号均为关闭。
可选地，还包括故障检测步骤和/或故障提示步骤，故障检测步骤，用于检测风扇是否出现故障。故障提示步骤，用于提示检测出的风扇故障、例如显示、警报、发送故障提示等。
在某一实施方式中，n＝2，根据使能信号以及温度控制信号产生n个风扇开关信号包括：
当所述使能信号均为第三电平时，两个风扇开关信号由两个温度控制信号确定；所述第三电平标识风扇无故障；
当所述使能信号中一个为第四电平时，则其对应的风扇开关信号为关闭，另一个风扇开关信号根据一个风扇的控制逻辑进行控制；所述第四电平标识风扇有故障；
当所述使能信号均为第四电平时，则其对应的风扇开关信号为关闭。
其中，两个风扇开关信号由两个温度控制信号确定包括：
当所述工作温度大于等于th1时产生第一个温度控制信号第一电平，当所述工作温度大于等于th2时产生第二个温度控制信号第一电平，th1＜th2，其中th1是第一个温度阈值，th2是第二个温度阈值，所述第一电平用于开启风扇。
所述根据一个风扇的控制逻辑进行控制包括：当所述工作温度大于等于th1时产生第一个温度控制信号第一电平，根据第一温度控制信号控制风扇的开启。
由此，利用本发明的方案，能够降低现有技术中由散热风扇控制导致的系统故障率，提升设备的可靠性，降低系统功耗。
以上所述仅为本发明的实施例而已，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权利要求范围之内。