阅读说明：本技术 具接口兼容的智能风扇及其控制装置 (Intelligent fan with compatible interface and control device thereof ) 是由 许家彰 黄世峰 陈憬德 余仁渊 于 2020-02-12 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种具接口兼容的智能风扇及其控制装置,包含：风扇本体,具有风扇与马达；驱动电路,连接该马达,用以接收控制信号以驱动该马达转动以带动该风扇；转速计,侦测该马达的转速；输出连接器,具有第一脚位、第二脚位、第三脚位与第四脚位,与主板的风扇连接器相连接；及微控制器,连接该驱动电路、该转速计,并经由该第一脚位、该第二脚位、该第三脚位与该第四脚位与该主板相连接；该微控制器于开机时,设定该第三脚位、该第四脚位为输入脚位,并由该第三脚位、该第四脚位接收该主板的该风扇连接器的输出信号以进行I2C信号解析；当成功解析为I2C信号,设定该具接口兼容的智能风扇为I2C模式；当解析I2C失败,设定该具接口兼容的智能风扇为PWM模式。(The invention provides an intelligent fan with interface compatibility and a control device thereof, comprising: a fan body having a fan and a motor; the driving circuit is connected with the motor and used for receiving a control signal to drive the motor to rotate so as to drive the fan; a tachometer for detecting the rotation speed of the motor; the output connector is provided with a first pin, a second pin, a third pin and a fourth pin and is connected with the fan connector of the mainboard; the microcontroller is connected with the driving circuit and the tachometer and is connected with the mainboard through the first pin, the second pin, the third pin and the fourth pin; when the microcontroller is started, the third pin and the fourth pin are set as input pins, and the third pin and the fourth pin receive output signals of the fan connector of the mainboard to perform I2C signal analysis; when successfully analyzed as an I2C signal, the interface compatible smart fan is set to be in an I2C mode; when I2C fails, the interface-compatible smart fan is set to PWM mode.)

具接口兼容的智能风扇及其控制装置

技术领域

本发明是关于一种风扇，特别是关于一种具接口兼容的智能风扇及其控制装置。

背景技术

传统散热风扇有3脚位(pin)与4脚位(pin)二类，其中，4-pin风扇的其中一脚位，为PWM（脉宽调变）调速脚位。主板上的控制器依据所侦测到的温度或是系统需求来调整PWM占空比(duty)以控制风扇转速，进而达到调整温度的调控目的。

由于风扇调控时，PWM duty不一定线性对比于风扇转速，加上若要能达到定转速、多风扇联动等等的需求，风扇控制会变得复杂。因此，带有控制器的智能风扇需求渐渐提升，主板即可通过通信接口直接向智能风扇下达所需要的功能，包含定速、定温、PWM duty、停止或正反转等指令。智能风扇即可依据系统需求自主调整风扇状态，主板亦可通过通信接口取得目前风扇的运作实时信息，包含实时转速、消耗功率、有无异常状态等，进而可取得智能风扇的特性曲线、生产履历及使用年限等。

然而，目前的智能风扇大都采用四线形风扇，并且有两种类型的通信接口格式，一种是PWM，另一种是I2C。这两种风扇的脚位同样都是四脚位，但风扇接口却不相同。若使用者在既有的主板上，不清楚主板上的风扇的接口格式时，就容易产生更换风扇时的接口不兼容问题。换言之，主板上的新接口(如I2C)上加上旧有风扇(如PWM)，或是新风扇(I2C)加装至旧有主板系统(PWM接口)，都会产生兼容性问题。

因此，如何在智能风扇的设计上考虑兼容性，让单一智能风扇能兼顾主板的PWM输入与I2C 输入，成为智能风扇开发业者必须解决的重要议题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种具接口兼容的智能风扇，能同时兼顾主板的不同输入接口，让本发明具接口兼容的智能风扇问题能兼容于旧有的主板系统(向下兼容)与新的主板系统的技术功效，并达到以单一智能风扇即可轻易更换风扇的特殊技术功效。

本发明提供一种具接口兼容的智能风扇，包含：一风扇本体，具有一风扇与一马达；一驱动电路，连接该马达，用以接收一控制信号以驱动该马达转动以带动该风扇；一转速计，侦测该马达的一转速；一输出连接器，具有一第一脚位、一第二脚位、一第三脚位与一第四脚位，与一主板的一风扇连接器相连接；及一微控制器，连接该驱动电路、该转速计，并经由该第一脚位、该第二脚位、该第三脚位与该第四脚位与该主板相连接；该微控制器于开机时，设定该第三脚位、该第四脚位为输入脚位，并由该第三脚位、该第四脚位接收该主板的该风扇连接器的输出信号以进行I2C信号解析；当成功解析为I2C信号，设定该具接口兼容的智能风扇为一I2C模式；当解析I2C失败，设定该具接口兼容的智能风扇为一PWM模式；其中，当该具接口兼容的智能风扇设定为该I2C模式，设定该第三脚位、该第四脚位为输入，以输入I2C信号；当该具接口兼容的智能风扇设定为该PWM模式，设定该第三脚位为输出以输出一风扇转速值，设定该第四脚位为输入以输入一PWM控制信号。

本发明还提供一种具接口兼容的智能风扇的控制装置，运用于一风扇本体，该风扇本体具有一风扇与一马达，包含：一驱动电路，连接该马达，用以接收一控制信号以驱动该马达转动以带动该风扇；一转速计，侦测该马达的一转速；一输出连接器，具有一第一脚位、一第二脚位、一第三脚位与一第四脚位，与一主板的一风扇连接器相连接；及一微控制器，连接该驱动电路、该转速计，并经由该第一脚位、该第二脚位、该第三脚位与该第四脚位与该主板相连接；该微控制器于开机时，设定该第三脚位、该第四脚位为输入脚位，并由该第三脚位、该第四脚位接收该主板的该风扇连接器的输出信号以进行I2C信号解析；当成功解析为I2C信号，设定该具接口兼容的智能风扇为一I2C模式；当解析I2C失败，设定该具接口兼容的智能风扇为一PWM模式；其中，当该具接口兼容的智能风扇设定为该I2C模式，设定该第三脚位、该第四脚位为输入，以输入I2C信号；当该具接口兼容的智能风扇设定为该PWM模式，设定该第三脚位为输出以输出一风扇转速值，设定该第四脚位为输入以输入一PWM控制信号。

本发明又提出一种具接口兼容的智能风扇的控制装置，运用于一风扇本体，该风扇本体具有一风扇与一马达，该马达连接一驱动电路，该驱动电路接收一控制信号以驱动该马达转动以带动该风扇，该马达还连接一转速计以侦测该马达的一转速，包含：一输出连接器，具有一第一脚位、一第二脚位、一第三脚位与一第四脚位，与一主板的一风扇连接器相连接；及一微控制器，连接该驱动电路、该转速计，并经由该第一脚位、该第二脚位、该第三脚位与该第四脚位与该主板相连接；该微控制器于开机时，设定该第三脚位、该第四脚位为输入脚位，并由该第三脚位、该第四脚位接收该主板的该风扇连接器的输出信号以进行I2C信号解析；当成功解析为I2C信号，设定该具接口兼容的智能风扇为一I2C模式；当解析I2C失败，设定该具接口兼容的智能风扇为一PWM模式；其中，当该具接口兼容的智能风扇设定为该I2C模式，设定该第三脚位、该第四脚位为输入，以输入I2C信号；当该具接口兼容的智能风扇设定为该PWM模式，设定该第三脚位为输出以输出一风扇转速值，设定该第四脚位为输入以输入一PWM控制信号。

可选地，该微控制器包含：一转速计算单元，连接该转速计，接收该转速计的该转速，并计算为一转速值；一PWM侦测单元，连接该第四脚位，侦测该第四脚位的一PWM频率；一I2C单元，连接该第三脚位与该第四脚位，解析该第三脚位、该第四脚位所输入的I2C信号；一PWM控制单元，连接该PWM侦测单元、该I2C单元与该驱动电路，接收该PWM侦测单元的输出与该I2C单元的输出，并转换为该控制信号并输出至该驱动电路；及一模式选择单元，连接该PWM侦测单元、该I2C单元与该转速计算单元，于电源开启时，遮蔽该转速计算单元的输出；并依据该PWM侦测单元的输出、该I2C单元的输出结果，设定该具接口兼容的智能风扇为该PWM模式或该I2C模式，并于该I2C模式下遮蔽该转速计算单元的输出，于该PWM模式开启该转速计算单元的输出。

可选地，该微控制器还包含：一第一选择器，配置于该I2C单元与该第四脚位之间，并连接该转速计算单元与该转速计；当设定该具接口兼容的智能风扇为该PWM模式时，该模式选择单元将该第一选择器设定为由该第四脚位直接连接至该转速计；及一第二选择器，配置于该PWM控制单元与该驱动电路之间，并连接该模式选择单元与该第四脚位；当设定该具接口兼容的智能风扇为该PWM模式时，该模式选择单元将该第二选择器设定为由该第四脚位直接连接至该驱动电路。

可选地，该PWM侦测单元侦测该第四脚位的该PWM频率为有信号，且该PWM频率介于50KHz以下时，产生一PWM致能信号至该模式选择单元。

可选地，该I2C单元解析该第三脚位、该第四脚位所输入的I2C信号成功时，产生一I2C致能信号至该模式选择单元。

附图说明

图1A为本发明的具接口兼容的智能风扇的一实施例的功能方块图。

图1B为本发明的具接口兼容的智能风扇的另一实施例的功能方块图。

图2A-2C为本发明的具接口兼容的智能风扇的三个不同实施例的方法流程图。

图中：

10：具接口兼容的智能风扇的控制装置；11：微控制器；12：驱动电路；13：转速计；

14：第一脚位；15：第二脚位；16：第四脚位；17：第三脚位；111：第一选择器；

112：PWM侦测单元；113：I2C单元；114：转速计算单元；115：模式选择单元；

116：PWM控制单元；117：第二选择器；20：风扇本体；30：主板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明运用侦测与主板风扇连接器的对应脚位的信号形态来判定主板的风扇连接器的信号输出模式，以判断主板的风扇控制信号属于PWM模式或者是I2C模式，再将本发明的具接口兼容的智能风扇设定为PWM模式或I2C模式，进而达到能与不同形态的主板向下兼容的特殊技术功效。

首先，请参考图1A，本发明的具接口兼容的智能风扇的第一具体实施例的功能方块图，包含：风扇本体20、驱动电路12、转速计13、输出连接器(具有第一脚位14、第二脚位15、第四脚位16与第三脚位17)与微控制器11；其中，驱动电路12、转速计13、输出连接器与微控制器11等可统称之为具接口兼容的智能风扇的控制装置10。微控制器11具接口兼容的智能风扇。其中，风扇本体20，具有一风扇与一马达。驱动电路12连接马达，用以接收一控制信号以驱动马达转动以带动风扇。转速计13则侦测马达的转速。输出连接器与主板30的一风扇连接器相连接。微控制器11连接驱动电路12、转速计13，并经由第一脚位14、第二脚位15、第四脚位16与第三脚位17与主板30相连接。其中，第一脚位14、第二脚位15、第四脚位16与第三脚位17各别定义为GND、VDD、SCL/PWM与SDA/FG。

其中，微控制器11于开机时，设定第四脚位16、第三脚位17为输入脚位，并由第四脚位16、第三脚位17接收主板30的风扇连接器的输出信号以进行I2C信号解析；当成功解析为I2C信号，设定具接口兼容的智能风扇为一I2C模式；当解析I2C失败，设定具接口兼容的智能风扇为一PWM模式。其中，当智能风扇设定为I2C模式，设定第四脚位16、第三脚位17为输入，以输入I2C信号；当智能风扇设定为PWM模式，设定第四脚位16为输入以输入一PWM控制信号，设定第三脚位17为输出以输出一风扇转速值。

其中，微控制器11包含：PWM侦测单元112、I2C单元113、PWM控制单元116、模式选择单元115与转速计算单元114(FG计算单元)。转速计算单元114连接转速计13，接收转速计13的转速，并计算为一转速值。PWM侦测单元112连接第四脚位16(SCL/PWM)，侦测第四脚位16的一PWM频率。I2C单元113连接该第四脚位16(SCL/PWM)与第三脚位17(SDA/FG)，解析第四脚位16、第三脚位17所输入的I2C信号。PWM控制单元116PWM侦测单元112、I2C单元113与驱动电路12，接收PWM侦测单元112的输出与I2C单元113的输出，并转换为控制信号并输出至驱动电路12。模式选择单元115连接PWM侦测单元112、I2C单元113与转速计算单元114，于电源开启时，遮蔽转速计算单元114的输出；并依据PWM侦测单元112的输出、I2C单元113的输出结果，设定具接口兼容的智能风扇为PWM模式或I2C模式，并于I2C模式下遮蔽转速计算单元114的输出，于PWM模式开启转速计算单元114的输出。

其中，PWM侦测单元112侦测第四脚位16的PWM频率为有信号，且PWM频率介于50KHz以下时，产生一PWM致能信号至模式选择单元115。模式选择单元115即可设定具接口兼容的智能风扇为PWM模式。

其中I2C单元解析113第四脚位16、第三脚位17所输入的I2C信号成功时，产生一I2C致能信号至模式选择单元115，模式选择单元115即可设定具接口兼容的智能风扇为I2C模式。

接下来，请参考图1B，本发明的具接口兼容的智能风扇的另一实施例的功能方块图。请同时参考图1A，图1B的实施例增加了第一选择器111与第二选择器117。第一选择器111配置于I2C单元113与第三脚位17之间，并连接转速计算单元114与转速计13；当设定具接口兼容的智能风扇为PWM模式时，模式选择单元115将第一选择器111设定为由第三脚位17直接连接至转速计12。第二选择器117配置于PWM控制单元116与驱动电路12之间，并连接模式选择单元115与第四脚位16。当设定具接口兼容的智能风扇为PWM模式时，模式选择单元115将第二选择器117设定为由第四脚位16直接连接至驱动电路12。

换言之，本发明的具接口兼的智能风扇的微控制器可依据不同的模式，产生 PWM控制信号，或是旁路(bypass)控制接口PWM控制信号至驱动电路12上，转速回馈亦然。

通过以上本发明的具接口兼的智能风扇的实施例，本发明可以就风扇种类跟槽极数做标准化的动作，如此，主板30在做风扇转速换算可以统一，不至于因为换风扇时的风扇结构不同导致转速计算错误，而衍生错误的报警，不论是单向/三相风扇。

接着，请参考图2A~图2C，本发明的具接口兼的智能风扇的数个接口判断的实施例流程图。请同步参考图1A。

首先，请参考图2A，其包括了以下的步骤：

步骤S101：电源开启，执行模式侦测。

步骤S102：第三脚位、第四脚位设定为输入，开始接收第三脚位、第四脚位信号。

步骤S103：以I2C单元进行第三脚位、第四脚位信号的I2C命令解析，若成功解析，设定智能风扇为I2C模式。

步骤S104：以PWM侦测单元侦测第四脚位的频率，若侦测到第四脚位的信号频率在50kHz以下，且I2C单元于第三脚位未侦测到信号输入，设定智能风扇为PWM模式。

步骤S105：当智能风扇设定为I2C模式，第三脚位、第四脚位设定为输入；当智能风扇设定为PWM模式，第三脚位设定为输出，第四脚位设定为输入。

首先，请参考图2B，其包括了以下的步骤：

步骤S111：电源开启，执行模式侦测。

步骤S112：第三脚位、第四脚位设定为输入，开始接收第三脚位、第四脚位信号。

步骤S113：以I2C单元进行第三脚位、第四脚位信号的I2C命令解析，若成功解析，设定智能风扇为I2C模式。

步骤S114：若步骤S113侦测结果非为I2C模式，设定智能风扇为PWM模式。

步骤S115：当智能风扇设定为I2C模式，第三脚位、第四脚位设定为输入；当智能风扇设定为PWM模式，第三脚位设定为输出，第四脚位设定为输入。

最后，请参考图2C，其包括了以下的步骤：

步骤S121：电源开启，执行模式侦测。

步骤S122：第三脚位、第四脚位设定为输入，开始接收第三脚位、第四脚位信号。

步骤S123：以PWM侦测单元侦测第三脚位的频率，若侦测到第三脚位的信号频率在50kHz以下，且I2C单元于第四脚位未侦测到信号输入，设定智能风扇为PWM模式。

步骤S124：若步骤S123侦测结果非为PWM模式，设定智能风扇为I2C模式。

步骤S125：当智能风扇设定为I2C模式，第三脚位、第四脚位设定为输入；当智能风扇设定为PWM模式，第三脚位设定为输出，第四脚位设定为输入。

对主板30的脚位来说，在I2C模式的状态下，主板30对应的第四脚位16与第三脚位17均为输出；而在PWM模式下，主板30对应的第四脚位16为输出，第三脚位17则为输入。因此，相对于本发明具接口兼的智能风扇而言，在I2C模式的状态下，第四脚位16与第三脚位17均为输入；而在PWM模式下，本发明具接口兼的智能风扇的第四脚位16为输入，第三脚位17则为输出。换言之，当本发明的具接口兼的智能风扇设定为PWM模式时，第三脚位17设定为输出，即可允许转速计算单元114所计算的转速值经由第三脚位17输出至主板30。

比较图2A~图2C的实施例可发现，图2A、图2C的具接口兼的智能风扇实施例同时以I2C单元以及PWM侦测单元来进行侦测第三脚位与第四脚位；而图2B的实施例则仅以I2C单元来侦测第三脚位与第四脚位。图2A与图2C的差异则在判断上，图2C的实施例仅先确认是否是PWM模式的方式。基本上，图2A~图2C的实施例，均可通过图1A、图1B的实施例的架构来执行。

此外，本发明所定义的具接口兼容的智能风扇的控制装置10，亦可仅包含输出连接器与微控制器11。

借由本发明的上述实施例可知，本发明的具接口兼的智能风扇运用脚位信号侦测的技术来解决新旧主板四脚位的不同输出的风扇兼容性问题，可大幅降低主板与使用者的更换风扇的问题。无须借由软件，无须借由校正过程等，进而降低整体的维护成本，真正达到智慧化风扇的终极目标。

虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，均应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。