I2C雙風(fēng)扇速度控制器提高效率并降低噪音

繁忙的服務(wù)器和基于機(jī)架的網(wǎng)絡(luò)和電信設(shè)備依靠勤奮的冷卻系統(tǒng)來防止崩潰。最簡(jiǎn)單的冷卻系統(tǒng)是一排風(fēng)扇始終全速運(yùn)行。這種方法確保了涼爽的環(huán)境，但過度補(bǔ)償既沒有效率，對(duì)粉絲也沒有好處。全職工作的高輸出風(fēng)扇不會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間（它們的軸承磨損），效率不是很高（它們也使用電源），并且噪音很大（尤其是當(dāng)它們的軸承磨損時(shí)）。LTC?1840 雙風(fēng)扇速度控制器通過連續(xù)調(diào)節(jié)風(fēng)扇速度以匹配系統(tǒng)的瞬時(shí)冷卻要求，從而減少了軸承上的磨損和噪音。

LTC1840 通過一個(gè) I 監(jiān)視和控制多個(gè)風(fēng)扇2C 和 SMBus 兼容 2 線串行接口。它提供兩個(gè)風(fēng)扇速度控制通道，具有風(fēng)扇轉(zhuǎn)速計(jì)和故障監(jiān)控功能、16 個(gè)從地址和 <> 個(gè)通用可編程 I/O 引腳，全部采用方便的 <> 引腳 SSOP 封裝。

圖 1 示出了使用 LTC1840 的風(fēng)扇速度控制系統(tǒng)的框圖。LTC1840 包含兩個(gè)用于控制風(fēng)扇速度的電流輸出 DAC?？s放的電流單獨(dú)調(diào)節(jié)開關(guān)穩(wěn)壓器的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)輸出電壓。VO隨著電流 I 的增加而增加代數(shù)轉(zhuǎn)換器在串行接口的命令下增加。由一個(gè)DAC控制的風(fēng)扇數(shù)量?jī)H受開關(guān)穩(wěn)壓器輸出功率的限制。

圖1.LTC1840 風(fēng)扇速度控制框圖

LTC1840 的 TACH 引腳監(jiān)視包括一個(gè)轉(zhuǎn)速計(jì)輸出的風(fēng)扇的速度。內(nèi)部邏輯在風(fēng)扇轉(zhuǎn)速表的上升沿之間累積最多 255 個(gè)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的速率由 2kHz 內(nèi)部振蕩器的除數(shù)（通過串行接口選擇 4、8、16 或 50）決定。風(fēng)扇因軸承磨損而減速或因卡紙而停止將導(dǎo)致內(nèi)部計(jì)數(shù)器溢出，并在故障寄存器中設(shè)置相應(yīng)的位。然后，系統(tǒng)控制器可以采取行動(dòng)，關(guān)閉故障風(fēng)扇并召集維護(hù)。

該芯片包含四個(gè)獨(dú)立配置的通用輸入/輸出 （GPIO） 引腳。作為漏極開路輸出，它們可以設(shè)置為高電平、低電平或以 1.5Hz 速率脈沖。輸出的額定灌電流為 10mA，因此可以驅(qū)動(dòng) LED。當(dāng) GPIO 引腳配置為輸入時(shí)，它們可以監(jiān)視熱開關(guān)、按鈕以及開關(guān)穩(wěn)壓器和熱插拔的故障或電源良好輸出?控制器。故障寄存器檢測(cè)并標(biāo)記狀態(tài)更改。

內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器通過 I 讀取和編程2C 通過指定設(shè)備地址和寄存器地址。DACA 和 DACB 寄存器以 100 級(jí)標(biāo)度控制 255μA 電流輸出。狀態(tài)寄存器允許用戶啟用 TACHA 和 TACHB 故障數(shù)據(jù)，并為內(nèi)部計(jì)數(shù)器頻率設(shè)置除數(shù)。內(nèi)部計(jì)數(shù)與轉(zhuǎn)速表速度成反比，存儲(chǔ)在TACHA和TACHB寄存器中。未屏蔽的故障將 FAULT 引腳設(shè)置為高電平，作為即時(shí)硬件警報(bào)。GPIO 設(shè)置和 GPIO 數(shù)據(jù)寄存器配置 GPIO 引腳、分配輸出和故障狀態(tài)以及讀取輸入狀態(tài)。

連續(xù)系統(tǒng)冷卻和轉(zhuǎn)速表監(jiān)控

圖 2 中的電路演示了 LTC1840 的功能。兩個(gè) LTC1771 高效率降壓型穩(wěn)壓器中的每一個(gè)都可以為多達(dá) 12 個(gè) 420V、1771mA 風(fēng)扇提供電源。如圖所示，上部 LTC3 驅(qū)動(dòng)一個(gè)由一個(gè)空閑冗余風(fēng)扇支持的單個(gè)風(fēng)扇。在主風(fēng)扇發(fā)生故障時(shí)，GPIO1771 將關(guān)閉 LTC<>，并同時(shí)全速激活備用風(fēng)扇。這兩個(gè)風(fēng)扇一次運(yùn)行一個(gè)，因此它們的轉(zhuǎn)速計(jì)輸出是有線的OR，并且只需要一個(gè)輸入（TACHA）來監(jiān)控它們的速度。

圖2.利用 LTC1840 控制四個(gè)風(fēng)扇。

另外兩個(gè)風(fēng)扇由第二個(gè) LTC1771 并聯(lián)驅(qū)動(dòng)，并由 TACHB 交替監(jiān)視。這些風(fēng)扇同時(shí)工作，因此其轉(zhuǎn)速計(jì)輸出由四通道 NAND 門復(fù)用。GPIO2 在脈沖模式下工作，用于為多路復(fù)用器提供時(shí)鐘。

附加功能

對(duì)于需要多個(gè)風(fēng)扇控制器的應(yīng)用，LTC1840 的三態(tài) （高、低、無連接） 地址編程輸入支持 1840 個(gè)用戶可選的從地址。FAULT 輸出繞過串行接口，并立即關(guān)注 LTC<> 檢測(cè)到的故障情況，包括轉(zhuǎn)速計(jì)的減速和 GPIO 邏輯狀態(tài)的變化。

如果BLAST引腳在啟動(dòng)時(shí)為高電平，或者隨時(shí)出現(xiàn)高到低轉(zhuǎn)換，則DAC輸出電流立即被強(qiáng)制為滿量程，芯片等待來自串行總線的命令。此外，當(dāng) BLAST 設(shè)置為高電平時(shí)，LTC1840 利用一個(gè)內(nèi)部看門狗定時(shí)器防止系統(tǒng)控制器崩潰。如果超過1.5分鐘未訪問器件，則兩個(gè)DAC輸出均進(jìn)入滿量程，以保證充分冷卻。

審核編輯：郭婷