风扇控制电路、方法及云终端设备与流程

1.本技术涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种风扇控制电路、方法及云终端设备。


背景技术：

2.云终端指的是使用了云桌面技术的终端设备。随着科学技术的不断发展，人们对云终端的尺寸要求越来越小，但是，随着云终端性能的不断提升，其散热功耗越来越高，基于此，云终端需要配置具有较高转速的风扇才能满足散热需求，但是，更高的转速会带来更大的噪音。所以需要有一套完整的策略来控制噪声，要求云终端上电瞬间不能有噪声冲击。
3.相关技术主要通过以下两种方法控制云终端中风扇的转速：
4.第一、定制一个输入输出接口扩展芯片，并将该芯片分别与云终端的中央处理器和风扇连接。在实际应用时，通过该芯片读取中央处理器的温度数据，并根据该温度数据输出可调脉宽信号来控制风扇的转速，确保风扇不用始终处于高转速状态，在实现散热功能的同时，降低了风扇产生的噪音。但是，这种方法需要特别定制一个输入输出接口扩展芯片，成本较高。
5.第二、直接从中央处理器输出可调脉宽信号来控制风扇的转速，但是，中央处理器在开机前几秒可调脉宽管脚的电平一直较高，导致其开机的前几秒内，风扇始终保持全速转动状态，噪音较大。


技术实现要素：

6.本技术的多个方面提供一种风扇控制电路、方法及云终端设备，无需使用定制的扩展芯片也可以实现对风扇的控制，不仅成本较低，而且还可以在中央处理器开机的前几秒内，使风扇处于停转状态，避免产生噪声。
7.本技术实施例提供一种风扇控制电路，包括：
8.中央处理器，具有通用输入输出接口以及可调脉宽输出接口，用于在上电时，控制所述可调脉宽输出接口输出电平信号，所述电平信号为高电平或低电平；
9.与门电路，通过第一输入端与所述可调脉宽输出接口连接，通过第二输入端分别与所述通用输入输出接口以及第一电阻连接，通过输出端与风扇座子的转速输入信号管脚连接，用于接收所述可调脉宽输出接口输出的电平信号以及所述通用输入输出接口在所述第一电阻作用下输出的低电平，将所述电平信号与所述低电平相与后输出的低电平输入所述转速输入信号管脚，使得风扇停止转动。
10.本技术实施例还提供一种云终端设备，包括：
11.具有风扇的风扇座子、与所述风扇座子连接的风扇控制电路；
12.所述风扇控制电路上设置有：
13.中央处理器，具有通用输入输出接口以及可调脉宽输出接口，用于在上电时，控制所述可调脉宽输出接口输出电平信号，所述电平信号为高电平或低电平；
14.与门电路，通过第一输入端与所述可调脉宽输出接口连接，通过第二输入端分别
与所述通用输入输出接口以及第一电阻连接，通过输出端与风扇座子的转速输入信号管脚连接，用于接收所述可调脉宽输出接口输出的电平信号以及所述通用输入输出接口在所述第一电阻作用下输出的低电平，将所述电平信号与所述低电平相与后输出的低电平输入所述转速输入信号管脚，使得风扇停止转动。
15.本技术实施例还提供一种风扇控制方法，应用于云终端设备，所述云终端设备包括具有风扇的风扇座子、与所述风扇座子连接的风扇控制电路；所述风扇控制电路上设置有中央处理器和与门电路；所述中央处理器具有通用输入输出接口以及可调脉宽输出接口，用于在上电时，控制所述可调脉宽输出接口输出电平信号，所述电平信号为高电平或低电平；所述与门电路通过第一输入端与所述可调脉宽输出接口连接，通过第二输入端分别与所述通用输入输出接口以及第一电阻连接，通过输出端与风扇座子的转速输入信号管脚连接；所述方法包括：
16.接收所述可调脉宽输出接口输出的电平信号以及所述通用输入输出接口在所述第一电阻作用下输出的低电平；
17.将所述电平信号与所述低电平相与后输出的低电平输入所述转速输入信号管脚，使得风扇停止转动。
18.在本技术实施例中，通过设置中央处理器和与门电路，并使中央处理器在上电时，其通用输入输出接口在第一电阻作用下输出低电平，控制可调脉宽输出接口输出高电平或低电平，两者在经过与门电路相与后输出低电平，通过将该低电平输入与风扇座子的转速输入信号管脚，即可使风扇停止转动。综上，本技术无需使用定制的扩展芯片也可以实现对风扇的控制，不仅成本较低，而且还可以在中央处理器开机的前几秒内，使风扇处于停转状态，避免产生噪声。
附图说明
19.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
20.图1为本技术实施例提供的风扇控制电路的结构示意图；
21.图2为本技术实施例提供的云终端设备的结构示意图。
具体实施方式
22.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
23.云终端设备指的是使用了云桌面技术的终端设备。随着科学技术的不断发展，人们对云终端的尺寸要求越来越小，但是，随着云终端性能的不断提升，其散热功耗越来越高，基于此，云终端需要配置具有较高转速的风扇才能满足散热需求，但是，更高的转速会带来更大的噪音。所以需要有一套完整的策略来控制噪声，要求云终端上电瞬间不能有噪声冲击。
24.基于此，本技术实施例提供了一种风扇控制电路，该风扇控制电路适用于任一云
终端。
25.下面结合以下实施例对风扇控制电路如何控制风扇进行详细说明。
26.图1为本技术实施例提供的一种风扇控制电路的结构示意图，如图1所示，该风扇控制电路包括：中央处理器和与门电路。其中：
27.中央处理器(图1未示出)，具有通用输入输出接口以及可调脉宽输出接口，用于在上电时，控制可调脉宽输出接口输出电平信号。其中，电平信号为高电平或低电平。
28.与门电路u1，通过第一输入端(u1的1脚)与可调脉宽输出接口连接，通过第二输入端(u1的2脚)分别与通用输入输出接口以及第一电阻r1连接，通过输出端(u1的3脚)与风扇座子jp1的转速输入信号管脚(jp1的1脚)连接，用于接收可调脉宽输出接口输出的电平信号以及通用输入输出接口在第一电阻r1作用下输出的低电平，将电平信号(高电平或低电平)与低电平相与后输出的低电平输入转速输入信号管脚，使得风扇停止转动。
29.基于该风扇控制电路实现对风扇的控制，其原理简单来说就是：中央处理器在上电时，其通用输入输出接口在第一电阻r1作用下输出低电平，可调脉宽输出接口输出高电平或低电平(根据实际情况而变动)，两者在经过与门电路u1相与后输出低电平，通过将该低电平输入与风扇座子jp1的转速输入信号管脚，即可使风扇停止转动。综上，本技术无需使用定制的扩展芯片也可以实现对风扇的控制，不仅成本较低，而且还可以在中央处理器开机的前几秒内，使风扇处于停转状态，避免产生噪声。
30.应理解，中央处理器除了在开机的前几秒内会产生很大的噪声外，其运行一段时间后在散热器未装好或运行异常的时候还会出现过热问题，如果不及时处理，则会影响到云终端的正常使用，影响中央处理器的使用寿命。基于此，本技术实施例还考虑到了中央处理器的温度问题。如图1所示，本技术实施例提供的中央处理器还具有过热输出信号接口，用于在温度小于设定阈值时，控制所述过热输出信号接口输出高电平，在温度大于设定阈值时，控制所述过热输出信号接口输出低电平。
31.风扇控制电路还包括：
32.开关电路q1，通过第一输入端(q1的1脚)与与门电路u1的输出端连接，通过第二输入端(q1的2脚)与过热输出信号接口连接，通过输出端(q1的3脚)与风扇座子jp1的转速输入信号管脚连接，用于根据与门电路u1输出的低电平与过热输出信号接口输出的高电平导通开关电路q1，以使转速输入信号管脚输入低电平。其中，开关电路q1可以为场效应管。
33.在实际应用中，当中央处理器在上电时，其通用输入输出接口在第一电阻r1作用下输出低电平，控制可调脉宽输出接口输出高电平或低电平，两者在经过与门电路u1相与后输出低电平。而此时，中央处理器温度小于设定阈值，即中央处理器温度正常，过热输出信号接口输出高电平。与门电路u1输出的低电平与过热输出信号接口输出的高电平形成的压差令开关电路q1导通后，将低电平输入转速输入信号管脚，使风扇处于停转状态，避免产生噪声。
34.而为了确保中央处理器在上电时，过热输出信号接口输出的是高电平，在本技术实施例中，如图1所示，风扇控制电路还包括：第四电阻r4。该第四电阻r4的一端与电源连接，另一端与开关电路q1的第二输入端(q1的2脚)连接。
35.其中，第四电阻r4为上拉电阻，用于在中央处理器上电或复位过程中，将控制过热输出信号接口输出的电平上拉为高电平。
36.进一步地，中央处理器还用于在检测到中央处理器的温度大于设定阈值(过热)时，控制过热输出信号接口输出低电平，以使开关电路截止。
37.如图1所示，该风扇控制电路还包括：第二电阻r2和第三电阻r3，其中，第二电阻r2的一端与开关电路q1的输出端连接，第二电阻r2的另一端连接电源；第三电阻r3的一端与开关电路q1的输出端，另一端连接转速输入信号管脚。
38.在实际应用中，在散热器未装好或运行异常的时候，中央处理器可能会出现温度过热的现象，即检测到中央处理器的温度大于设定阈值。此时，过热输出信号接口会输出低电平，开关电路q1截止，通过第二电阻r2将该低电平上拉为高电平，并将该高电平传至转速输入信号管脚，使风扇全速转动，对中央处理器进行散热(应理解，当输入转速输入信号管脚的为低电平时，风扇停止转动，当输入转速输入信号管脚的为高电平时，电平越高，转速越快)。其中，第二电阻r2为上拉电阻，用于将低电平拉高到高电平。第三电阻r3则用于限流，防止在插拔风扇座子jp1时开关电路q1受到冲击。
39.然而，如果任何时间段都使风扇全速转动为中央处理器散热，不仅会造成资源的浪费，还会增加作业成本。
40.基于此，在本技术实施例提供的风扇控制电路中，中央处理器还用于在对可调脉宽输出接口进行可调脉宽功能配置后，控制通用输入输出接口输出高电平；以及根据中央处理器的温度控制可调脉宽输出接口输出对应的脉宽信号。
41.具体地，中央处理器对可调脉宽输出接口进行可调脉宽功能配置，待其运行预设时间保持稳定后，控制通用输入输出接口输出高电平。在中央处理器正常运行，且没有发生过热时，可以根据中央处理器当前的温度控制可调脉宽输出接口输出对应的脉宽信号，该中央处理器的温度越高，输出对应的脉宽信号越强，在与通用输入输出接口输出的电平信号相与后输入至转速输入信号管脚的高电平时间占空比越大，风扇的转速就越快。
42.举例来说，当中央处理器的温度为中温时，脉宽信号与控制通用输入输出接口输出的高电平相与后，则可以输出50％的高电平，控制风扇以半速进行转动，而当中央处理器的温度为低温时，脉宽信号与控制通用输入输出接口输出的高电平相与后，则可以输出小于50％的高电平，如输出20％、30％等的高电平。需要说明的是，若是高温(如输出61％-100％的高电平)，则说明中央处理器过热，而上述低温(如输出40％-60％的高电平)和中温(如输出0％-39％的高电平)只是相对高温而言。
43.在本技术实施例中，如图1所示，风扇座子jp1具有转速输出信号管脚(jp1的2脚)和电源管脚(jp1的3脚)，电源管脚提供风扇需要的电源电压；中央处理器具有转速反馈输入接口。风扇控制电路还包括：分压电路和二极管d1。其中，二极管d1的第一端与电源连接，第二端与转速输出信号管脚连接，用于将转速输出信号管脚的电压钳位到设定电压。分压电路的第一端与转速反馈输入接口连接，第二端与二极管d1的第二端连接。
44.通过设置二极管d1，并使二极管d1将转速输出信号管脚的电压钳位到设定电压，避免了转速输出信号管脚输出的信号过冲，损坏中央处理器。
45.在实际应用中，风扇座子jp1的转速输出信号管脚实时向中央处理器的转速反馈输入接口传递风扇的转速输出信号，此信号为12v电平，需要通过分压电路分压后，转换成为中央处理器能承受的3v电压，再传给中央处理器的转速反馈输入接口进行识别。如果转速反馈输入接口接收到的转速输出信号未达到设置的值，那么，中央处理器会通过可调脉
宽输出接口输出的脉宽信号控制风扇，提高风扇转速。
46.具体地，该分压电路包括：第六电阻r6和第七电阻r7。其中，第六电阻r6一端接地，另一端与转速反馈输入接口以及第七电阻r7的一端连接。第七电阻r7的另一端与二极管d1的第二端连接。
47.而为了进一步保证风扇的高速转动，如附图1所示，本技术实施例提供的风扇控制电路还包括：第五电阻r5，一端与设定电压的电源连接，另一端与转速输出信号管脚连接。其中，该第五电阻r5为上拉电阻，由于风扇内部没有上拉，因此需要通过第五电阻r5对其进行上拉才能获得高电平。设定电压可以为12v电压。需要说明的是，此处的上拉电阻(第五电阻r5)与上述分压电路并无直接关联，本技术实施例通过设置第五电阻r5，可以进一步保证风扇能够高速转动。
48.在本技术实施例中，如图1所示，风扇控制电路还包括与与门电路u1的第三输入端(u1的4脚)连接的第一电容c1，第三输入端连接电源。
49.通过在与门电路u1的第三输入端连接电源，可以顺利为与门电路q1供电，并且，通过第一电容c1可以对该电源进行滤波。
50.此外，为了滤除转速输出信号管脚输出的信号中的高频干扰，如图1所示，该风扇控制电路还包括：第二电容c2。该第二电容c2与转速输出信号管脚连接。
51.在本技术实施例中，风扇座子jp1还具有电源管脚(jp1的3脚)，为了实现对风扇电源的滤波，如图1所示，该风扇控制电路还包括：第三电容c3。该第三电容c3与该电源管脚连接。
52.下面提供一具体实施例对本技术的方案进行说明：
53.将中央处理器的通用输入输出接口配置为默认下拉状态，即保证中央处理器复位时其输出的是低电平。同时，设置第一电阻r1作为下拉电阻，进一步确保在中央处理器复位状态和软件未配置接口状态之前其输出的是低电平状态。
54.在中央处理器上电时，可调脉宽输出接口输出高电平，将高电平与低电平通过与门电路u1相与后输出低电平，将该低电平输入风扇座子jp1的转速输入信号管脚，使得风扇停止转动。需要说明的是，此时，中央处理器刚刚启动，温度正常，开关电路q1处于导通状态，即与门电路u1的输出端与转速输入信号管脚连通。
55.而在中央处理器对可调脉宽输出接口进行可调脉宽功能配置后，控制通用输入输出接口输出高电平，并根据中央处理器的温度控制可调脉宽输出接口输出对应的脉宽信号，该高电平和脉宽信号经过与门电路u1相与后从其输出端输出，此时中央处理器仍未达到过热状态，所以开关电路q1仍处于导通状态，此时，则根据高电平和脉宽信号相与后输出的脉宽信号控制风扇转动。需要说明的是，在正常工作过程中，中央处理器会根据温度的变化调整可调脉宽输出接口输出的信号，风扇的转速会根据可调脉宽输出接口输出的信号做调整，温度越高，风扇的转速越快。
56.风扇座子jp1的转速输出信号管脚输出的信号在第五电阻r5的上拉作用下变为12v电平幅度的脉宽信号，通过第六电阻r6和第七电阻r7分压后，转换成为中央处理器能承受的3v电平幅度的脉宽信号电压给中央处理器的转速反馈输入接口识别。如果转速未达到设置的值，中央处理器会通过可调脉宽输出接口输出的信号控制风扇，提高风扇转速，达到闭环的目的。
57.在中央处理器温度过热时，过热输出信号接口输出低电平，使开关电路q1截止，即断开了与门电路u1的输出端与转速输入信号管脚的连通。此时，过热输出信号接口输出的低电平在第二电阻r2的上拉作用下，被拉高到高电平5v，风扇全速转动为中央处理器散热，最大程度给中央处理器降温，达到过热保护的效果。
58.综上所述，本技术可以在中央处理器启动的几秒内抑制风扇启动噪音冲击。在中央处理器温度过高时，保证风扇全速转，达到最佳的散热效果。通过二极管将转速输出信号管脚的电压钳位到设定电压，避免了转速输出信号管脚输出的信号过冲，损坏中央处理器。
59.图2为本技术实施例提供的一种云终端设备的结构示意图，如图2所示，该云终端设备包括：具有风扇的风扇座子、与风扇座子连接的风扇控制电路。
60.其中，风扇控制电路上设置有：中央处理器和与门电路。其中：
61.中央处理器，具有通用输入输出接口以及可调脉宽输出接口，用于在上电时，控制所述可调脉宽输出接口输出电平信号，所述电平信号为高电平或低电平。
62.与门电路，通过第一输入端与可调脉宽输出接口连接，通过第二输入端分别与通用输入输出接口以及第一电阻连接，通过输出端与风扇座子的转速输入信号管脚连接，用于接收可调脉宽输出接口输出的电平信号以及通用输入输出接口在第一电阻作用下输出的低电平，将电平信号与低电平相与后输出的低电平输入转速输入信号管脚，使得风扇停止转动。
63.本技术实施例还提供了一种风扇控制方法，应用于云终端设备，该云终端设备包括具有风扇的风扇座子、与风扇座子连接的风扇控制电路；风扇控制电路上设置有中央处理器和与门电路；中央处理器具有通用输入输出接口以及可调脉宽输出接口，用于在上电时，控制可调脉宽输出接口输出电平信号，电平信号为高电平或低电平；与门电路通过第一输入端与可调脉宽输出接口连接，通过第二输入端分别与通用输入输出接口以及第一电阻连接，通过输出端与风扇座子的转速输入信号管脚连接；该方法包括：
64.接收可调脉宽输出接口输出的电平信号以及通用输入输出接口在第一电阻作用下输出的低电平；
65.将电平信号与低电平相与后输出的低电平输入转速输入信号管脚，使得风扇停止转动。
66.本实施例中风扇控制电路的工作过程，可以参见前述其他实施例中的相关说明，在此不赘述。
67.需要说明的是，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、商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、商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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
68.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。
69.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。