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基于智能系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的風(fēng)扇速度控制技術(shù)

電子設(shè)計(jì) ? 來(lái)源:郭婷 ? 作者:電子設(shè)計(jì) ? 2019-04-03 08:06 ? 次閱讀

ADI公司提供一整套用于臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦以及服務(wù)器的硬件監(jiān)控產(chǎn)品。智能系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的風(fēng)扇速度控制技術(shù),以提供足夠的冷卻并在系統(tǒng)中保持最佳的熱性能。在過(guò)去的一年中,一系列產(chǎn)品,包括ADM1029雙PWM風(fēng)扇控制器和溫度監(jiān)控器,ADM1026和ADM1030 / 31完整,符合ACPI標(biāo)準(zhǔn),雙通道±1°C遠(yuǎn)程熱量監(jiān)控器,帶有集成風(fēng)扇控制器,用于一個(gè)已經(jīng)開發(fā)出兩個(gè)獨(dú)立的粉絲。它們基于ADM102x PC系統(tǒng)監(jiān)視器產(chǎn)品系列中使用的核心技術(shù)。這些新產(chǎn)品基于系統(tǒng)內(nèi)測(cè)量的溫度提供風(fēng)扇速度控制,提供更完整的熱管理解決方案。我們?cè)诖擞懻撨@種復(fù)雜控制水平的必要性以及提供它的固有問(wèn)題。

背景

隨著新千年的到來(lái),處理器正在實(shí)現(xiàn)1 GHz甚至更高的速度。它們?cè)谒俣群拖到y(tǒng)性能方面的顯著改進(jìn)伴隨著在使用它們的機(jī)器內(nèi)產(chǎn)生越來(lái)越多的熱量。安全地消散這種熱量的需求,以及計(jì)算行業(yè)中開發(fā)“綠色PC”和用戶友好型機(jī)器(隨著互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備成為主流)的需求推動(dòng)了對(duì)更復(fù)雜的冷卻和熱管理技術(shù)的需求和發(fā)展。市場(chǎng)上的任何最新概念PC或超薄筆記本電腦都可以看到,PC的尺寸和形狀也變得越來(lái)越小,越來(lái)越不常見。諸如“移動(dòng)電源指南'99”(參考文獻(xiàn)1)之類的剛性功耗規(guī)范規(guī)定了可以通過(guò)筆記本電腦的鍵盤安全散熱多少而不會(huì)引起用戶不適。任何多余的熱量必須通過(guò)其他方式從系統(tǒng)中引出,例如沿著熱管和散熱板的對(duì)流,或者使用風(fēng)扇將空氣移動(dòng)通過(guò)系統(tǒng)。顯然,所需要的是一種可以普遍采用的智能,有效的熱管理方法。各種行業(yè)團(tuán)體已經(jīng)聚集在一起解決這些問(wèn)題和其他問(wèn)題,并為筆記本電腦開發(fā)了ACPI(高級(jí)配置和電源接口)標(biāo)準(zhǔn),為服務(wù)器<開發(fā)了IPMI(智能平臺(tái)管理界面) / em>的管理。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

新的熱管理/速度控制產(chǎn)品的開發(fā)受到 ACPI 和 IPMI 標(biāo)準(zhǔn)的推動(dòng)。 高級(jí)配置和電源接口 -ACPI由英特爾,微軟和東芝定義,主要用于定義和實(shí)現(xiàn)筆記本電腦中的電源管理。

電源管理被定義為“硬件和軟件中的機(jī)制,以最小化系統(tǒng)功耗,管理系統(tǒng)熱限制,并最大化系統(tǒng)電池壽命。電源管理涉及系統(tǒng)速度,噪聲,電池壽命,處理速度和交流電源消耗之間的權(quán)衡?!?/ p>

首先考慮一個(gè)筆記本電腦用戶,他在飛越大洋或大陸時(shí)輸入旅行報(bào)告。哪個(gè)特性更重要,CPU性能最高或電池壽命延長(zhǎng)?在這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的文字處理器應(yīng)用程序中,用戶的擊鍵時(shí)間在CPU時(shí)鐘周期中幾乎是永恒的,因此最大的CPU性能遠(yuǎn)不及連續(xù)的電源可用性。因此,可以通過(guò)延長(zhǎng)電池壽命來(lái)消除CPU性能。另一方面,考慮想要在數(shù)字多功能光盤(DVD)上以全動(dòng)態(tài),全屏,令人頭腦麻木的聲音和亮度觀看最新詹姆斯邦德電影的用戶。至關(guān)重要的是,系統(tǒng)在一定的性能水平下運(yùn)行,以便足夠快地解碼軟件,而不會(huì)丟失圖像或音頻幀。在這種情況下,CPU性能不會(huì)受到影響。因此,熱量產(chǎn)生將處于最高水平,并且注意熱管理對(duì)于在不損害可靠性的情況下獲得最佳性能將是至關(guān)重要的。輸入ACPI。

ACPI是什么? ACPI是一種描述組件之間的接口及其行為方式的規(guī)范。它不是純粹的軟件或硬件規(guī)范,因?yàn)樗枋隽薆IOS軟件,OS軟件和系統(tǒng)硬件應(yīng)該如何交互。

ACPI規(guī)范概述了兩種不同的系統(tǒng)冷卻方法:被動(dòng)冷卻和主動(dòng)冷卻。被動(dòng)冷卻依賴于操作系統(tǒng)(OS)和/或基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)軟件來(lái)降低CPU功耗,以減少機(jī)器的散熱。怎么能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)?如果在指定時(shí)間后未檢測(cè)到擊鍵或其他用戶交互,則通過(guò)進(jìn)入掛起模式等智能決策。或者,如果系統(tǒng)正在進(jìn)行一些密集的計(jì)算,例如3D處理,并且正在變得危險(xiǎn),那么BIOS可能決定限制(減慢)CPU時(shí)鐘。這會(huì)降低機(jī)器的熱輸出,但會(huì)降低整體系統(tǒng)性能。這種被動(dòng)式型冷卻有什么好處?它的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于系統(tǒng)功率要求無(wú)聲降低(不需要風(fēng)扇運(yùn)行)以降低系統(tǒng)溫度,但確實(shí)會(huì)限制性能。

那么,主動(dòng)冷卻呢?在主動(dòng)冷卻系統(tǒng)中,OS或BIOS軟件采取直接操作,例如打開CPU安裝的風(fēng)扇,以冷卻處理器。它的優(yōu)點(diǎn)是CPU的金屬塊或散熱器上的氣流增加,可以相對(duì)快速地將熱量從CPU中抽出。在被動(dòng)冷卻系統(tǒng)中,單獨(dú)的CPU節(jié)流將阻止CPU的進(jìn)一步加熱,但散熱器對(duì)“靜止空氣”的熱阻可能非常大,這意味著散熱器會(huì)非常緩慢地將熱量散發(fā)到空氣中,從而延遲返回全速處理。因此,采用主動(dòng)冷卻的系統(tǒng)可以結(jié)合最大的CPU性能和更快的散熱。但是,風(fēng)扇的運(yùn)行會(huì)將聲學(xué)噪聲引入系統(tǒng)環(huán)境并消耗更多功率。哪種冷卻技術(shù)更好?實(shí)際上,這取決于應(yīng)用;多功能機(jī)器將使用這兩種技術(shù)來(lái)處理不同的情況。 ACPI根據(jù)兩種不同模式概述了冷卻技術(shù):性能模式和靜默模式。這兩種模式在圖1和圖2中進(jìn)行了比較。

基于智能系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的風(fēng)扇速度控制技術(shù)

基于智能系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的風(fēng)扇速度控制技術(shù)

圖1和圖2是溫標(biāo)的示例,說(shuō)明了性能,風(fēng)扇噪聲和功耗/耗散之間的各自權(quán)衡。為了使系統(tǒng)管理設(shè)備符合ACPI標(biāo)準(zhǔn),它應(yīng)該能夠以5°C間隔或SCI(系統(tǒng)控制中斷)事件發(fā)出限制交叉信號(hào),這是一個(gè)新的超出溫度增量已發(fā)生。這些事件提供了一種機(jī)制,通過(guò)該機(jī)制,操作系統(tǒng)可以跟蹤系統(tǒng)溫度,并就是否限制CPU時(shí)鐘,增加/減少冷卻風(fēng)扇的速度或采取更激烈的操作做出明智的決定。一旦溫度超過(guò)_CRT(臨界溫度)策略設(shè)置,系統(tǒng)將作為故障安全關(guān)閉以保護(hù)CPU。圖1和圖2中顯示的另外兩個(gè)策略設(shè)置是_PSV(被動(dòng)冷卻或CPU時(shí)鐘節(jié)流)和_ACx。 (主動(dòng)冷卻,當(dāng)風(fēng)扇打開時(shí))。

在圖1(性能模式)中,冷卻風(fēng)扇在50°C時(shí)開啟。如果溫度繼續(xù)升高超過(guò)60°C,則啟動(dòng)時(shí)鐘節(jié)流。此行為將最大化系統(tǒng)性能,因?yàn)橄到y(tǒng)僅在較高溫度下減速。在圖2(靜音模式)中,CPU時(shí)鐘首先在45攝氏度時(shí)節(jié)流。如果溫度繼續(xù)上升,可以在60攝氏度時(shí)打開冷卻風(fēng)扇。這種降低性能的模式也會(huì)增加電池壽命,因?yàn)楣?jié)流時(shí)鐘可以降低功耗。

圖3顯示了溫度測(cè)量頻帶的極限如何跟蹤溫度測(cè)量。每個(gè)限制交叉產(chǎn)生一個(gè)中斷。

基于智能系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的風(fēng)扇速度控制技術(shù)

智能平臺(tái)管理接口(IPMI)規(guī)范(參考文獻(xiàn)2)為服務(wù)器帶來(lái)了類似的熱管理功能。 IPMI旨在通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵“心跳”參數(shù)來(lái)降低服務(wù)器的總體擁有成本(TCO):溫度,電壓,風(fēng)扇速度和PSU(電源單元) 。 IPMI的另一個(gè)動(dòng)機(jī)是服務(wù)器之間需要互操作性,以促進(jìn)基板和機(jī)箱之間的通信。 IPMI基于使用5伏I 2 C總線,消息以數(shù)據(jù)包形式發(fā)送。有關(guān)IPMI的更多信息,請(qǐng)?jiān)L問(wèn)英特爾網(wǎng)站http://developer.intel.com/design/servers/ipmi/.

ADI公司溫度和系統(tǒng)監(jiān)控(TSM)的所有成員系列符合ACPI和IPMI。

溫度監(jiān)控

PC內(nèi)智能風(fēng)扇速度控制的先決條件是能夠準(zhǔn)確測(cè)量系統(tǒng)和處理器溫度。所使用的溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)已成為許多文章的主題(例如,參見 Analog Dialogue 33-4。),這里僅簡(jiǎn)要介紹。所有ADI公司的系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備都使用稱為熱二極管監(jiān)控(TDM)的溫度監(jiān)控技術(shù)。該技術(shù)利用以下事實(shí):在恒定電流下操作的二極管連接的晶體管的正向電壓表現(xiàn)出約-2mV /℃的負(fù)溫度系數(shù)。由于VBE的絕對(duì)值因設(shè)備而異,因此該特征本身不適用于大規(guī)模生產(chǎn)的設(shè)備,因?yàn)槊總€(gè)設(shè)備都需要單獨(dú)校準(zhǔn)。在TDM技術(shù)中,兩個(gè)不同的電流連續(xù)通過(guò)晶體管,并測(cè)量電壓變化。溫度與VBE的差異有關(guān):

ΔV BE = kT / q×ln(N)

其中:

k = Boltzmann常數(shù)

q =電子電荷幅度

T =開爾文的絕對(duì)溫度

N =兩個(gè)電流的比率

基于智能系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的風(fēng)扇速度控制技術(shù)

在任何CPU中,最相關(guān)的溫度是模具上的“熱點(diǎn)”溫度。系統(tǒng)中的所有其他溫度(包括散熱器溫度)將滯后于此溫度的升高。出于這個(gè)原因,幾乎每個(gè)CPU(自早期的英特爾奔騰II處理器以來(lái)制造)都在其芯片上包含一個(gè)位于戰(zhàn)略位置的晶體管,用于熱監(jiān)控。它給出了真實(shí)的,基本上瞬時(shí)的模具溫度曲線。圖5顯示了系統(tǒng)中反復(fù)進(jìn)入和從掛起模式喚醒的溫度曲線。它比較了連接到CPU散熱器的熱敏電阻和基板熱敏二極管測(cè)得的溫度。在實(shí)際模具溫度來(lái)回變化約13度的短暫間隔內(nèi),散熱器熱敏電阻無(wú)法檢測(cè)到任何變化。

基于智能系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的風(fēng)扇速度控制技術(shù)

風(fēng)扇控制溫度

通過(guò)建立精確的溫度監(jiān)控方法,可以實(shí)現(xiàn)有效的風(fēng)扇控制!一般而言,該技術(shù)是使用TDM來(lái)測(cè)量溫度,感應(yīng)晶體管要么集成在芯片上,要么盡可能地放置在盡可能靠近熱點(diǎn)的位置,并將風(fēng)扇速度設(shè)置在能夠確保足夠熱傳輸?shù)乃?。在那個(gè)溫度??刂苹芈返母鞣N操作參數(shù)將是可編程的,例如最小速度,風(fēng)扇啟動(dòng)溫度,速度與溫度斜率以及開啟/關(guān)閉滯后。所描述的速度控制方法將包括開關(guān),連續(xù)(“線性”)和脈沖寬度調(diào)制(PWM)。

風(fēng)扇控制方法:歷史上,范圍PC風(fēng)扇速度控制的方法是從簡(jiǎn)單的開關(guān)控制到閉環(huán)溫度到風(fēng)扇的速度控制。

兩步控制:這是PC中采用的最早的風(fēng)扇速度控制形式。 BIOS將測(cè)量系統(tǒng)溫度(最初使用靠近CPU的熱敏電阻)并決定是否完全打開或關(guān)閉冷卻風(fēng)扇。之后,PC使用更精確的基于TDM的溫度監(jiān)控器來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的兩步風(fēng)扇控制。

三步控制: BIOS或操作系統(tǒng)再次測(cè)量溫度使用熱敏電阻或熱敏二極管,并根據(jù)軟件設(shè)置決定是將風(fēng)扇完全打開,完全關(guān)閉,還是將其設(shè)置為半速運(yùn)行。

線性風(fēng)扇速度控制:這種更新的風(fēng)扇速度控制方法也稱為電壓控制。 BIOS或OS從TDM測(cè)量電路讀取溫度并將一個(gè)字節(jié)寫回到片上DAC,以設(shè)置輸出電壓以控制風(fēng)扇的速度。這種類型的IC風(fēng)扇控制器的一個(gè)例子是ADM1022,它具有一個(gè)8位DAC片內(nèi),輸出電壓范圍為0 V至2.5 V.它與外部緩沖放大器配合使用,具有適合所選擇的設(shè)計(jì)額定值風(fēng)扇。 ADM1022還包含默認(rèn)的自動(dòng)硬件跳變點(diǎn),如果其TDM電路檢測(cè)到過(guò)熱情況,則會(huì)導(dǎo)致風(fēng)扇全速驅(qū)動(dòng)。這些類型設(shè)備的首次亮相標(biāo)志著自動(dòng)風(fēng)扇速度控制的出現(xiàn),其中一些決策從OS軟件轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)監(jiān)控硬件。

脈沖寬度調(diào)制(PWM)風(fēng)扇速度控制:在ADI的系統(tǒng)監(jiān)控產(chǎn)品系列中,這些PWM類型是最新的風(fēng)扇控制產(chǎn)品。 BIOS或OS可以從TDM設(shè)備讀取溫度,并通過(guò)調(diào)整施加于其上的PWM占空比來(lái)控制冷卻風(fēng)扇的速度。

值得注意的是,所有上述風(fēng)扇速度控制方法依靠CPU或主機(jī)干預(yù),通過(guò)2線系統(tǒng)管理總線從TDM設(shè)備讀取溫度。然后,由CPU執(zhí)行的熱管理軟件必須決定風(fēng)扇速度應(yīng)該是多少,并將值寫回系統(tǒng)監(jiān)視器IC上的寄存器以設(shè)置適當(dāng)?shù)娘L(fēng)扇速度。

顯然是下一步風(fēng)扇速度控制的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)風(fēng)扇速度 控制回路,它可以獨(dú)立于軟件運(yùn)行,并在給定芯片溫度下以最佳速度運(yùn)行風(fēng)扇。這種閉環(huán)速度控制有很多好處。

系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備初始化后(通過(guò)加載帶有所需參數(shù)的限制寄存器),控制回路完全獨(dú)立于軟件,IC可以在沒有主機(jī)干預(yù)的情況下對(duì)溫度變化作出反應(yīng)。當(dāng)發(fā)生災(zāi)難性系統(tǒng)故障時(shí)系統(tǒng)無(wú)法恢復(fù)時(shí),此功能尤其適用。如果PC崩潰,操作系統(tǒng)中的電源管理軟件將不再執(zhí)行,從而導(dǎo)致熱管理丟失!如果PC無(wú)法讀取被測(cè)溫度(因?yàn)镻C已經(jīng)崩潰),那么就不能指望設(shè)置正確的風(fēng)扇速度來(lái)提供所需的冷卻水平。

關(guān)閉的另一個(gè)實(shí)際好處 - 循環(huán)實(shí)施是它將以任何給定溫度的最佳速度操作風(fēng)扇。這意味著降低了聲學(xué)噪聲和功耗。以全速運(yùn)行風(fēng)扇可最大限度地提高功耗和噪音。如果可以通過(guò)回路優(yōu)化有效地管理風(fēng)扇速度,則只能在給定溫度下盡可能快地運(yùn)行,功率消耗和可聽到的風(fēng)扇噪聲都會(huì)降低。這是電池供電的筆記本電腦應(yīng)用中的絕對(duì)關(guān)鍵要求,其中每毫安電流(或毫安秒充電)是一種寶貴的商品

自動(dòng)風(fēng)扇速度控制循環(huán)

以下是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)風(fēng)扇速度控制回路,它將使用TDM技術(shù)測(cè)量溫度,并根據(jù)溫度適當(dāng)設(shè)置風(fēng)扇速度。可編程參數(shù)允許更完整地控制回路。要編程的第一個(gè)寄存器值是T MIN 。這是風(fēng)扇首次打開的溫度(對(duì)應(yīng)于ACx),以及風(fēng)扇速度控制將在何處開始。將速度暫時(shí)設(shè)置為最大值以使風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn),然后返回到最小速度設(shè)置(參見圖6)。允許控制溫度 - 風(fēng)扇速度函數(shù)斜率的參數(shù)是從T MAX 到T MIN 或T RANGE 。 T MIN 和T RANGE 的編程值定義風(fēng)扇達(dá)到最大速度的溫度,即T MAX = T MIN + T RANGE ??蛇x擇編程溫度范圍:5℃,10℃,20℃,40℃和80℃。為了避免在T MIN 附近快速循環(huán)開啟和關(guān)閉,滯后用于建立低于T MIN 的溫度,在此溫度下風(fēng)扇關(guān)閉??删幊痰交芈分械臏罅繛?°C至15°C。該風(fēng)扇控制回路可以通過(guò)SMBus上的OS軟件進(jìn)行監(jiān)控,PC可以隨時(shí)決定覆蓋控制回路。

基于智能系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的風(fēng)扇速度控制技術(shù)

PWM與線性風(fēng)扇速度控制

有人可能會(huì)問(wèn),如果廣泛使用線性風(fēng)扇速度控制,為什么需要進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制。

考慮使用線性風(fēng)扇速度控制驅(qū)動(dòng)12 V風(fēng)扇。當(dāng)施加到風(fēng)扇的電壓從0 V緩慢增加到大約8 V時(shí),風(fēng)扇將開始旋轉(zhuǎn)。隨著風(fēng)扇電壓的進(jìn)一步增加,風(fēng)扇速度將增加,直到以12 V驅(qū)動(dòng)時(shí)以最大速度運(yùn)行。因此,12 V風(fēng)扇的有效工作窗口在8 V和12 V之間;只有4 V的范圍可用于速度控制。

使用筆記本電腦的5 V風(fēng)扇情況會(huì)變得更糟。在施加的電壓約為4 V之前風(fēng)扇才會(huì)啟動(dòng)。在4 V以上,風(fēng)扇將傾向于全速旋轉(zhuǎn),因此在4到5伏之間幾乎沒有可用的速度控制。因此,線性風(fēng)扇速度控制不適合控制大多數(shù)類型的5V風(fēng)扇。

對(duì)于脈沖寬度調(diào)制(PWM),最大電壓用于受控間隔(方波的占空比,通常為30至100 Hz)。當(dāng)這個(gè)占空比或高時(shí)間與低時(shí)間的比率發(fā)生變化時(shí),風(fēng)扇的速度會(huì)發(fā)生變化。

在這些頻率下,從風(fēng)扇接收到干凈的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)速計(jì))脈沖,允許可靠的風(fēng)扇速度測(cè)量。隨著驅(qū)動(dòng)頻率變高,存在用于精確測(cè)量的轉(zhuǎn)速脈沖不足,然后是聲學(xué)噪聲以及最終電氣尖峰破壞轉(zhuǎn)速信號(hào)的問(wèn)題。因此,大多數(shù)PWM應(yīng)用使用低頻激勵(lì)來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇。外部PWM驅(qū)動(dòng)電路非常簡(jiǎn)單??梢酝ㄟ^(guò)單個(gè)外部晶體管或MOSFET來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇來(lái)實(shí)現(xiàn)(圖7)。線性風(fēng)扇速度控制等效,由模擬速度電壓驅(qū)動(dòng),需要運(yùn)算放大器,傳輸晶體管和一對(duì)電阻來(lái)設(shè)置運(yùn)算放大器增益。

基于智能系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的風(fēng)扇速度控制技術(shù)

基于智能系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的風(fēng)扇速度控制技術(shù)

如何測(cè)量風(fēng)扇速度? 3線風(fēng)扇具有轉(zhuǎn)速輸出,通常每轉(zhuǎn)輸出1,2或4個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖,具體取決于風(fēng)扇型號(hào)。然后將該數(shù)字轉(zhuǎn)速信號(hào)直接應(yīng)用于系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備上的轉(zhuǎn)速輸入。轉(zhuǎn)速脈沖不計(jì)算,因?yàn)轱L(fēng)扇運(yùn)行相對(duì)較慢,并且需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)累積大量轉(zhuǎn)速脈沖以進(jìn)行可靠的風(fēng)扇速度測(cè)量。相反,轉(zhuǎn)速脈沖用于將以22.5 kHz運(yùn)行的片上振蕩器連接到計(jì)數(shù)器(見圖8)。實(shí)際上,正在測(cè)量轉(zhuǎn)速時(shí)段以確定風(fēng)扇速度。轉(zhuǎn)速值寄存器中的高計(jì)數(shù)表示風(fēng)扇以低速運(yùn)行(反之亦然)。限制寄存器用于檢測(cè)粘滯或停滯的風(fēng)扇。

基于智能系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的風(fēng)扇速度控制技術(shù)

風(fēng)扇速度控制還有哪些其他問(wèn)題?

使用PWM控制風(fēng)扇時(shí),可靠連續(xù)風(fēng)扇運(yùn)行的最小占空比約為33%。但是,風(fēng)扇不會(huì)以33%的占空比啟動(dòng),因?yàn)闆]有足夠的功率來(lái)克服其慣性。如圖6的討論中所述,該問(wèn)題的解決方案是在啟動(dòng)時(shí)將風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)2秒。如果風(fēng)扇需要以最低速度運(yùn)行,則風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)后PWM占空比可降低至33%,并通過(guò)滯后保護(hù)其免于停止。

風(fēng)扇失速和放大器;風(fēng)扇故障

然而,可能會(huì)出現(xiàn)風(fēng)扇在系統(tǒng)中使用時(shí)可能會(huì)在某個(gè)時(shí)間停轉(zhuǎn)的可能性。原因可能包括風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)太慢,或灰塵積聚,防止其旋轉(zhuǎn)。因此,ADI公司的系統(tǒng)監(jiān)視器具有基于風(fēng)扇轉(zhuǎn)速輸出的片上機(jī)制,以檢測(cè)并重啟停止的風(fēng)扇。如果沒有接收到轉(zhuǎn)速脈沖,則轉(zhuǎn)速值寄存器中的值將超過(guò)轉(zhuǎn)速限制寄存器中的限值,并將設(shè)置錯(cuò)誤標(biāo)志。這將導(dǎo)致控制器嘗試通過(guò)將其旋轉(zhuǎn)2秒來(lái)嘗試重新啟動(dòng)風(fēng)扇。如果風(fēng)扇繼續(xù)發(fā)生故障,最多5次嘗試重啟,則確認(rèn)存在災(zāi)難性風(fēng)扇故障,并且FAN_FAULT引腳將斷言以警告系統(tǒng)風(fēng)扇發(fā)生故障。在雙風(fēng)扇雙控制器系統(tǒng)中,第二個(gè)風(fēng)扇可以旋轉(zhuǎn)到全速,以試圖補(bǔ)償由于第一個(gè)風(fēng)扇故障導(dǎo)致的氣流損失。

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