多重风扇的复合信号处理系统及方法

摘要

一种多重风扇的复合信号处理系统，用以控制一第一风扇及一第二风扇的运转，第一风扇的转速信号及第二风扇的转速信号经过异或(XOR)的运算后，可产生一复合转速信号。根据复合转速信号可以计算第一风扇及第二风扇的转速，并判断是否正常运转。

权利要求

1.一种多重风扇的复合信号处理系统，包括一硬件监视控制器、一第一风扇 及一第二风扇，其中，第一风扇及第二风扇具有相同的额定转速，并分别具有一 输出脚位输出一代表该风扇转速的转速信号；其特征在于：该系统还包括至少一 异或门，该异或门连接该第一风扇与该第二风扇的输出脚位，以对该第一风扇的 转速信号及该第二风扇的转速信号执行逻辑运算，以产生一复合转速信号；且该 异或门连接该硬件监视控制器，并通过该硬件监视控制器接收该复合转速信号， 并将该复合转速信号转换成数字复合转速数据；且该硬件监视控制器耦合一控制 装置，该控制装置接收该数字复合转速数据，并可依据该数字复合转速数据估算 该第一风扇及该第二风扇的转速。

2.根据权利要求1所述的多重风扇的复合信号处理系统，其特征在于该系统 更包含：一警示装置，其连接至该控制装置，当该第一风扇及该第二风扇的转速低于 一默认值时，该控制装置产生一警示信号，并以该警示信号驱动该警示装置。

3.根据权利要求1所述的多重风扇的复合信号处理系统，其特征在于：该第 一风扇及该第二风扇的转速为该数字复合转速数据除以该第一风扇加上该第二风 扇的总数。

4.根据权利要求1所述的多重风扇的复合信号处理系统，其特征在于该硬件 监视控制器更包含：一控制电路，其连接至该第一风扇及第二风扇的控制脚位，以输出至少一控 制信号至该第一风扇及第二风扇的控制脚位，以控制该第一风扇及第二风扇的转 速。

5.根据权利要求1所述的多重风扇的复合信号处理系统，其特征在于该硬件 监视控制器更包含：一转速器，其连接至该异或门的输出脚位，其接收该复合转速信号，并转换 为该数字复合转速数据。

6.一种多重风扇的复合信号处理方法，其用于处理一第一风扇及一第二风扇 的转速信号，该第一风扇与该第二风扇具有相同的额定转速，其特征在于该方法 包括下列步骤：步骤A：以至少一控制信号分别驱动该第一风扇及第二风扇，以控制其转速；

步骤B：对该第一风扇的转速信号及该第二风扇的转速信号执行至少一次的一 异或逻辑运算，以产生一复合转速信号；以及步骤C：将该复合转速信号转换成一数字复合转速数据。

7.根据权利要求6所述的多重风扇的复合信号处理方法，其特征在于该方法 更包含：步骤D：依据该数字复合转速数据以估算该第一风扇及该第二风扇的转速；

其中该估算方式包括将该数字复合转速数据除以该第一风扇加上该第二风扇 的总数，以作为该第一风扇及该第二风扇估算的转速。

8.根据权利要求7所述的多重风扇的复合信号处理方法，其特征在于该方法 更包含：步骤E：依据该第一风扇及该第二风扇估算的转速判断该第一风扇及该第二风 扇是否正常运作；

其中，该步骤E包括判断该第一风扇及一第二风扇的转速是否低于一预设转 速，且该步骤E中更包括判断该第一风扇及该第二风扇的转速低于一预设转速的次 数是否超过一默认值。

9.根据权利要求6所述的多重风扇的复合信号处理方法，其特征在于该方法 更包含：步骤F：依据该数字复合转速数据判断该第一风扇及该第二风扇是否正常运 作；

其中，该步骤F包括判断该第一风扇及一第二风扇的转速是否低于一预设转 速，且该步骤F中更包括判断该第一风扇及该第二风扇的转速低于一预设转速的次 数是否超过一默认值。

说明书

【技术领域】

本发明关于电子产品散热的技术领域，尤指一种多重风扇的复合信号处理系 统及方法。

【背景技术】

最近由于半导体技术飞快进步，不仅在同一颗集成电路(Integrated Circuit， IC)中增加晶体管数目，更提高集成电路的执行时序。以此，让相关的电子产品提 高执行速度及增添许多功能。由于集成电路的晶体管数目快速增加及执行时序提 升，电子产品的散热即成为急需解决的问题。

图1是一现有风扇控制模块的示意图。硬件监视控制器(hardware monitor)110利用TACH1~4脚位以接收并处理风扇转速信号(tachometer signal)。 硬件监视控制器110具有特定的风扇控制脚位(Pin)以发送脉宽调变(Pulse Width Modulation，PWM)信号来控制风扇的转速。然而，硬件监视控制器110的脚位数 量有限，一旦需要控制的风扇越多，就需要更多的硬件监视控制器。当硬件监视 控制器110的脚位耗尽时，即使只增添一个风扇也需要多配置一颗硬件监视控制 器。如图1所示，硬件监视控制器110、120分别具有四对风扇控制脚位，风扇131、 132、133、134由硬件监视控制器110控制。而单独的风扇135则由硬件监视控制 器120来控制。因此，增加的硬件监视控制器120不仅占用额外的主机板空间， 其剩余的风扇控制脚位亦因而闲置浪费。所以现有风扇控制系统仍有诸多缺失而 有予以改进的必要。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种多重风扇的复合信号处理系统及方法，以避免使 用过多的硬件控制电路，以达到节省主机板空间及成本的目的。

依据本发明的一特色，在于提出一种多重风扇的复合信号处理系统，该系统 包括：一第一风扇及一第二风扇、至少一异或门、一硬件监视控制器及一控制装 置。该第一风扇及第二风扇分别具有一输出脚位输出一代表该第一或第二风扇转 速的转速信号；该异或门连接该第一风扇与该第二风扇的输出脚位，以对该第一 风扇的转速信号及该第二风扇的转速信号执行逻辑运算，以产生一复合转速信号 该硬件监视控制器连接至该异或门，以接收该复合转速信号，并将该复合转速信 号转换成数字复合转速数据；该控制装置耦合至该硬件监视控制器，以接收该数 字复合转速数据，并依据该数字复合转速数据估算该第一风扇及一第二风扇的转 速。

依据本发明的另一特色，在于提出一种多重风扇的复合信号处理方法，其用 于处理一第一风扇及一第二风扇的转速信号，该方法包括：(A)使用至少一控制信 号分别驱动该第一风扇及第二风扇，以控制其转速；(B)对该第一风扇的转速信号 及该第二风扇的转速信号执行一逻辑运算，以产生一复合转速信号；(C)将该复合 转速信号转换成数字复合转速数据。

根据本发明的实施例，该方法更包括：(D)依据该数字复合转速数据以估算 该第一风扇及该第二风扇的转速；其乃将数字复合转速数据除以该第一风扇加上 该第二风扇的总数，以作为该第一风扇及该第二风扇估算的转速。(E)依据第一风 扇及第二风扇估算的转速判断第一风扇及第二风扇是否正常运作。

根据本发明的实施例，该方法更包括：(F)依据该数字复合转速数据以判断第 一风扇及第二风扇是否正常运作。

根据本发明的实施例，步骤E、F中判断第一风扇及第二风扇是否正常是包括 判断该第一风扇及第二风扇的转速是否低于一预设转速，以及第一风扇及第二风 扇的转速是否低于一预设转速的次数是否超过一默认值。若有不正常则可产生一 警示信号，譬如警示信号透过一发光二极体、一扬声器或一蜂鸣器等方式警告使 用者。

相较于现有技术，本发明需要较少的硬件控制电路，可节省主机板空间及成 本。

【附图说明】

图1是一现有风扇控制模块的示意图。

图2是本发明一种多重风扇的复合信号处理系统的方块图。

图3是本发明一种多重风扇的复合信号处理方法的流程图。

图4(A)是本发明的逻辑闸执行异或逻辑运算的时序示意图，显示二风扇转速信号 的波形相位相同的状态。

图4(B)是本发明的逻辑闸执行异或逻辑运算的时序示意图，显示二风扇转速信号 的波形相位不同的状态。

图5是本发明的另一实施例的示意图。

【具体实施方式】

图2是本发明一种多重风扇的复合信号处理系统的方块图，该系统包括一第一 风扇210、一第二风扇220、一逻辑闸230、一硬件监视控制器(hardware monitor)240、一控制装置250及一警示装置260。

该第一风扇210及第二风扇220分别具有控制脚位211、221及输出脚位212、 222。该控制脚位211、221接收一控制信号PWM4，以驱动并控制该第一风扇210及 第二风扇220转速，该输出脚位212、222输出一代表该第一风扇210及第二风扇220 转速的转速信号。该第一风扇210及第二风扇220较佳为具有相同额定转速(rated speed)的风扇，亦即二风扇在相同控制环境下具有相同的最大平均转速。

该逻辑闸230的第一输入端231连接该第一风扇的输出脚位212，第二输入端 232连接该第二风扇的输出脚位222，以对该第一风扇210的转速信号及该第二风扇 220的转速信号执行逻辑运算，以产生一复合转速信号。该逻辑闸230较佳为异或 门(XOR Gate)，以对该第一风扇210的转速信号及该第二风扇220的转速信号执行 异或(XOR)逻辑运算，以产生该复合转速信号。

该硬件监视控制器240连接至该逻辑闸230，以接收该复合转速信号，并将该 复合转速信号转换成数字复合转速数据；例如，硬件监视控制器240将该复合转速 信号的脉冲转换成十六进制数值，并储存于一个十六进制寄存器(16-bit register) 中供该控制装置250读取。该硬件监视控制器240更包含一PWM控制电路241及一转 速器(tachometer)242。

该控制电路241连接至该第一风扇210及第二风扇220的控制脚位211、221，以 输出一控制信号PWM4至该第一风扇210及第二风扇220的控制脚位211、221，以控 制该第一风扇210及第二风扇220的转速。其中，该控制信号PWM4为脉宽调变(PWM) 信号。实务上，控制信号PWM1、PWM2、PWM3、PWM4均可用以控制第一风扇210及第 二风扇220，且在相同的转速设定下，第一风扇210及第二风扇220可受不同的控制 信号控制。

该转速器242其连接至该异或门230的输出脚位233，其接收该复合转速信号， 并依据该复合转速信号的边缘(Edge)而触发该转速器242进行信号转换。该转速器 242依据单位时间内所接收复合转速信号的脉冲(pulse)次数，转换为该数字复合 转速数据储存于上述寄存器中。

该控制装置250耦合至该硬件监视控制器240，以接收该数字复合转速数据， 并依据该数字复合转速数据估算该第一风扇210及第二风扇220的转速。其中，该 控制装置250对该数字复合转速数据取二分之一，以作为该第一风扇210及第二风 扇220的转速。该控制装置250每隔一时间间隔读取该转速器242的寄存器，以取得 更新的数字复合转速数据。

该警示装置260连接至该控制装置250，当该第一风扇及一第二风扇的转速低 于一默认值时，该控制装置250产生一警示信号，并以该警示信号驱动该警示装置 260。该警示装置260可为一发光二极体(LED)，以依据该警示信号产生一视信警示 信号。该警示装置260亦可为一扬声器或一蜂鸣器，以依据该警示信号产生一音信 警示信号。

为避免因线路噪声而使得该控制装置250所获得的该数字复合转速数据有误， 故该控制装置250在产生警示信号前，可先判断该第一风扇及一第二风扇的转速低 于该预设转速的次数是否超过一默认值，例如多次取样达十次以上。当该控制装 置250判定该第一风扇210及第二风扇220的转速低于该预设转速的次数超过该默 认值时，表示该第一风扇210及第二风扇220的转速低于该预设转速已有一段时间， 故此时该控制装置250则产生该警示信号。

图3是本发明一种多重风扇的复合信号处理方法的流程图。其用于处理第一风 扇210及第二风扇220的转速信号。首先，于步骤S310中，该硬件监视控制器240使 用至少一脉宽调变(PWM)控制信号驱动该第一风扇210及第二风扇220，以控制其转 速。

于步骤S320中，使用该逻辑闸230对该第一风扇210的转速信号及该第二风扇 220的转速信号执行异或(XOR)逻辑运算，以产生一复合转速信号。

请一并参考图4(A)及图4(B)。图4(A)及图4(B)是本发明的逻辑闸230执行执行 异或(XOR)逻辑运算的时序示意图。虽然该第一风扇210及第二风扇220为具有相同 额定转速的风扇，且均使用相同脉宽调变(PWM)信号PWM4进行转速控制，然而因为 该第一风扇210及第二风扇220因为内部的摩擦力、机械误差等因素，该第一风扇 210及第二风扇220的转速信号可能会有相位偏移，并不会完全保持如图4(A)所示 状态。通过图4(B)中所示的A~G等边缘(Edge)可触发该转速器242进行信号转换； 即如步骤S330，该硬件监视控制器240将该复合转速信号转换成数字复合转速数 据。

于步骤S340中，该控制装置250依据该数字复合转速数据估算该第一风扇210 及第二风扇220的转速。该控制装置250对该数字复合转速数据取二分之一，以作 为该第一风扇210及第二风扇220的转速。请再参考图4(B)的脚位233波形，因为逻 辑闸230所进行的异或(XOR)逻辑运算，脚位233波形的正缘数目约略等于脚位231 波形与脚位232波形正缘数目的总和，因此对该数字复合转速数据取二分之一即可 估算第一风扇210及第二风扇220的转速。亦即，对数字复合转速数据取二分之一， 为将数字复合转速数据处以涉及的风扇总数「二」。

于步骤S350中，该控制装置250判断该第一风扇210及第二风扇220的转速是否 低于一预设转速。当该控制装置250判定该第一风扇210及第二风扇220的转速低于 该预设转速时，该控制装置250再判断该第一风扇210及第二风扇220的转速低于该 预设转速的次数是否超过一默认值(步骤S360)。

于步骤S370中，当该控制装置250判定该第一风扇210及第二风扇220的转速低 于该预设转速的次数超过该默认值，则产生一警示信号，并以该警示信号驱动一 警示装置。该警示信号为一视信警示信号或一音信警示信号。

于步骤S350中，当判定该第一风扇及一第二风扇的转速非低于该默认值时， 执行步骤S320。于步骤S360中，当判定该第一风扇210及第二风扇220的转速低于 该预设转速的次数未超过该默认值时，执行步骤S320。

需注意的是，步骤S340中其实不一定要将该数字复合转速数据取二分之一以 估算出该第一风扇210及第二风扇220的转速。譬如数字复合转速数据为每秒300 转，所以上述步骤S340可估算第一风扇210及第二风扇220的转速约为每秒150转， 而步骤S350则判断150转是否小于预设转速(假设是200转)。假设步骤S340不去 估算第一风扇210及第二风扇220的转速，则在步骤S350的判断式中是判断数字复 合转速数据(300转)是否超过两倍的原先预设转速(400转＝2×200转)，所以 第一风扇210及第二风扇220的转速估算不一定需要。

另外，当本发明应用于两个以上的风扇时，各风扇的转速可由数字复合转速 数据除以涉及的风扇数量而得。不过，当应用的风扇数量大于二时，将需要更多 的逻辑闸，而所有的风扇信号也需要经过更多次的异或逻辑运算；例如来自四个 风扇的转速信号如需处理成一个复合转速信号时，可能需要三个异或门，总共需 经三次异或逻辑运算。

图5是本发明的另一实施例的示意图。其中该风扇131、132、133、210、220 及逻辑闸230组设于一风扇模块600中，如一风扇切换板(fan switch board)。硬 件监视控制器240及警示装置260则设置于一主机板500上。前述实施例中的控制装 置250则由主机板500上的处理器550、南桥552、内存560与超级输入输出控制器 (super I/O controller)554取代。实务上，南桥552透过系统管理总线(SMBus)去 读取硬件监视控制器240中的数字复合转速数据；内存560储存基本输出输入 (Basic Input Output System，BIOS)程序代码及风扇131、132、133、210、220 的控制程序，由处理器550执行；超级输入输出控制器554连接南桥555与发光二极 体262，当风扇故障时即由超级输入输出控制器554控制发光二极体262启闭。在某 些状况下，亦可由南桥552直接控制发光二极体262。该风扇模块600透过一连接器 570与一主机板500上的一连接器580连接，连接器570、580可以脚位接头(pin header)实现之。

当然，控制装置可仅由一个整合单芯片加以实现。

由上述说明可知，本发明使用硬件监视控制器240输出的控制信号PWM4，以 控制该第一风扇210及第二风扇220的转速。同时，通过该逻辑闸230而将第一 风扇210及第二风扇220的转速信号执行异或(XOR)逻辑运算，以此减少硬件监视 控制器240脚位的需求。可避免使用过多的硬件控制电路，以达到节省主机板空 间与成本的目的。