專利名稱：用SMBus總線芯片監(jiān)控電腦機箱電源的方法和電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及串行總線及其器件的擴展應(yīng)用，具體論述用SMBus總線芯片監(jiān)控電腦機箱電源的方法和電路。
背景技術(shù)：
a.機箱電源機箱電源是電腦的能量來源，電腦機箱電源多使用ATX結(jié)構(gòu)，輸入220V/110V交流電源，經(jīng)整流，PWM控制，穩(wěn)壓電路最后輸出直流供給電腦，電壓有+5V、+12V、+3.3V、-5V、-12V和+5VSB等，采用一個公共地。因為機箱電源工作時熱量較大，所以有風(fēng)扇通風(fēng)冷卻，有1個或2個風(fēng)扇的形式，風(fēng)扇的運轉(zhuǎn)狀態(tài)直接關(guān)系電腦的工作。
b.電腦硬件監(jiān)控電路現(xiàn)在電腦的結(jié)構(gòu)和運行狀況越來越復(fù)雜，因此大多數(shù)個人電腦都裝有系統(tǒng)自監(jiān)測電路和芯片，可實時地監(jiān)測個人電腦的運行狀況例如各種電壓，溫度，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等，主板監(jiān)控芯片(例如IC W83L785、LM87、LM63)具有硬件A/D轉(zhuǎn)換和可編程I/O接口，并且器件具有SMBus總線，CPU和集成電路的主頻和集成度在不斷提高，因此會產(chǎn)生大量的熱量，使器件和電腦主機箱內(nèi)部溫度上升，通常使用風(fēng)扇來通風(fēng)散熱，例如監(jiān)控CPU溫度，在這些監(jiān)控電路中廣泛應(yīng)用了脈沖寬度調(diào)制(PWM)和自動控制技術(shù)，電腦運行過程中監(jiān)控電路會根據(jù)被測元件的溫度信號自動調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，硬件監(jiān)控電路會根據(jù)設(shè)定溫度控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，給CPU散熱，溫度下降時，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動降低，溫度上升時，風(fēng)速轉(zhuǎn)速自動上升，這樣降低了風(fēng)扇噪聲，節(jié)約了電量使用，延長了風(fēng)扇壽命，可保證電腦系統(tǒng)有效工作。
c.SMBus總線系統(tǒng)管理總線SMBus是intel提出的芯片間串行通信總線，包含一根數(shù)據(jù)線SDA和一根時鐘線SCL，工作時2根線必須用上拉電阻接至電源上。每個總線器件都有一個地址，總線長度可達25英尺，可以方便地構(gòu)成多機系統(tǒng)和外圍器件的擴展，并且能夠以10Kbps的速率支持全雙工同步數(shù)據(jù)傳輸，SMBus的一個優(yōu)點是，它支持多主控，其中任何能夠進行發(fā)送和接受的設(shè)備都可以成為主控制器，而且總線接口都已集成在器件中，不需要另加總線接口電路，在電腦中有廣泛應(yīng)用，如intel的南橋芯片ICH4、ICH5、ICH6(I/O controller HUB 6)，可以用串行的方式與其它設(shè)備進行通信。上面所述電腦硬件監(jiān)控電路IC芯片即是SMBus設(shè)備。在很多電腦主板上提供SMBus接口，供用戶連接外設(shè)。
d.I2C(I2C)總線由Philips開發(fā)的I2C總線具有標(biāo)準的規(guī)范以及眾多帶I2C接口的外圍器件，形成了完善的串行擴展總線，I2C的特點是結(jié)構(gòu)的獨立性和用戶使用的“傻瓜”化。I2C總線有嚴格的規(guī)范，如接口的電氣特性、信號時序、總線管理規(guī)則等，而SMBus總線是I2C總線/協(xié)議的一個子集(subset)，電腦系統(tǒng)中很多I2C器件兼容SMBus器件，可直接在SMBus總線上使用。具體見各器件說明。
雖然現(xiàn)有技術(shù)已有了上述的種種發(fā)展，但是在對電腦機箱電源的監(jiān)測僅限于在主板上測量其電壓，無法解決監(jiān)測機箱電源的溫度、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速測量問題，現(xiàn)在普遍使用的風(fēng)扇均無轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，也無從知道它的狀態(tài)。機箱電源溫度的高低與風(fēng)扇轉(zhuǎn)速無關(guān)，不能根據(jù)溫度高低自動調(diào)節(jié)風(fēng)扇速度，風(fēng)扇始終處于全速運行，有一定的噪音。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，解決機箱電源中器件溫度、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的測量問題，同時能夠根據(jù)溫度高低自動調(diào)節(jié)風(fēng)扇速度，降低噪音，節(jié)約電量，并且通過總線通信掌握它們的運行狀態(tài)。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是發(fā)明將電腦主機上的SMBus總線擴展到電腦的機箱電源，并且在機箱電源中設(shè)置有SMBus總線的IC芯片，該IC芯片具有測量溫度、電壓、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的功能，用該IC芯片測量機箱電源的溫度、電壓、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等參數(shù)，同時控制風(fēng)扇速度，組成智能機箱電源系統(tǒng)，通過SMBus總線與電腦主機上的SMBus設(shè)備通信。
發(fā)明使用電腦機箱電源中SMBus總線IC芯片內(nèi)置的控制功能，用溫度傳感器測量機箱電源中的器件溫度，以溫度作反饋信號輸入IC芯片，由IC芯片運算輸出，經(jīng)放大驅(qū)動，控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。
發(fā)明在機箱電源中，使用與SMBus總線兼容的I2C(I2C)總線IC芯片，替代SMBus IC芯片使用。
發(fā)明在機箱電源內(nèi)設(shè)置有監(jiān)控電路，它包括帶SMBus總線的IC芯片，SMBus總線，溫度傳感器，轉(zhuǎn)速信號匹配電路，電壓匹配電路，放大驅(qū)動電路，風(fēng)扇和電源。
發(fā)明電路中，機箱電源中的監(jiān)控IC芯片電路安裝有放大驅(qū)動電路，電路的輸入連接到監(jiān)控IC芯片的轉(zhuǎn)速控制輸出端口，電路的輸出串聯(lián)在風(fēng)扇的電源回路中；電源使用機箱電源內(nèi)既成電源，并且與電腦主機共地。
發(fā)明電路中，機箱電源內(nèi)SMBus總線至少有SCL、SDA線從機箱電源引出，連接到電腦主板的SMBus總線插頭。
發(fā)明電路中，在機箱電源的發(fā)熱器件上安裝有溫度傳感器，溫度傳感器的輸出連接到監(jiān)控IC芯片的溫度測量端口，溫度傳感器使用半導(dǎo)體傳感器或熱敏電阻。
發(fā)明電路中，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的脈沖，通過轉(zhuǎn)速匹配電路連接到監(jiān)控IC芯片的轉(zhuǎn)速測量端口。
發(fā)明電路中，機箱電源的電壓輸出電路有連接線，通過匹配電路連線連到監(jiān)控IC芯片的電壓測量端口。
發(fā)明電路中，SMBus總線IC芯片的單個風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制輸出經(jīng)放大驅(qū)動電路，同步帶動2個風(fēng)扇，2個風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速分別測量。
本發(fā)明的有益效果是組成智能機箱電源系統(tǒng)，以達到降低噪聲和節(jié)約電能，并且通過SMBus總線與電腦主機通信，管理機箱電源。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖1是電腦機箱電源SMBus總線擴展組成示意2是實施例1電路原理3是實施例1電腦主板SMBus總線連接插頭圖4是實施例2電路原理5是實施例2電腦主板SMBus總線連接插頭具體實施方案實施例1.發(fā)明電路原理如圖2，本例電腦主板使用Abit的IS7系列，主板上具有SMBus總線插頭，如圖3，從電腦主機母板上的SMBus總線插頭上引SMBDAT(SDA)和SMBCLK(SCL)到電腦機箱電源，連接IC芯片的SMBus總線，即連接LM63的7腳和8腳，機箱電源中使用LM63芯片作監(jiān)控IC芯片，LM63的主要功能如下·使用2N3904晶體管或PN結(jié)測溫，D1、D2輸入·無自熱效應(yīng)·支持P4或P4-m處理器的內(nèi)置2極管測溫方式·集成PWM風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制功能，PWM輸出
·可編程8級變速調(diào)節(jié)，減少噪聲·具有風(fēng)扇轉(zhuǎn)速計數(shù)，TACH輸入·寄存器補償失調(diào)溫度·多功能反ALERT/轉(zhuǎn)速計數(shù)選擇輸入·10位數(shù)字計數(shù)，溫度最小分辨0.125度·SMBus2.0規(guī)格，支持超時溢出TIMEOUT·兼容LM86系列·精簡的8腳設(shè)計詳見參考文獻4這里L(fēng)M63是監(jiān)控IC芯片，工作電源使用ATX的輸出電壓3.3V，并且電源地與電腦電源共地，在LM63的D+和D-端子上接入2N3904，將2N3904作傳感器裝設(shè)在機箱電源的散熱片上，感受散熱片的溫度，從LM63的4腳輸出PWM信號，經(jīng)R1、Q1放大驅(qū)動風(fēng)扇，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速反饋經(jīng)R3、R4、R5組成的匹配電路，從LM63的6腳輸入轉(zhuǎn)速計數(shù)脈沖，形成閉環(huán)回路，這樣根據(jù)機箱電源發(fā)熱部件的溫度變化，所述溫度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)會降低或升高風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，相關(guān)控制算法在LM63中進行，通過LM63的7腳和8腳，SMBus總線能夠收發(fā)數(shù)據(jù)。電路中風(fēng)扇使用+12電源。
實施例2.發(fā)明電路原理如圖4，本例中電腦使用ASUS雙CPU服務(wù)器主板，型號是PR-DLS533，在該主板上也有SMBus總線插頭，如圖5，從其上連接SCL和SDA到機箱電源內(nèi)，至發(fā)明電路W83L785的SCL和SDA。在機箱電源中，監(jiān)控IC芯片選用W83L785，W83L785常用于電腦的硬件監(jiān)控電路，監(jiān)測參數(shù)包括電壓、溫度、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，內(nèi)置8位ADC，提供2組PWM輸出控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，提供SMI#、OUT#信號和GPIO，帶I2C/兼容SMBus總線接口，通過應(yīng)用軟件和BIOS，用戶能夠隨時監(jiān)控全部參數(shù)，并當(dāng)參數(shù)越限時發(fā)出警告信息，用戶可以自行設(shè)置參數(shù)的高、低限值。
W83L785的主要功能如下·2個溫度測量通道，VTIN1、VTIN2，支持半導(dǎo)體和熱敏電阻傳感器·4個電壓測量通道，3.3V、2.5V、1.5V、Vcore·2組PWM風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制輸出，PWMOUT1、PWMOUT2·2組風(fēng)扇轉(zhuǎn)速計數(shù)輸入，F(xiàn)ANIN1、FANIN2·可編程設(shè)置參數(shù)越限區(qū)間·支持應(yīng)用軟件管理·I2C串行總線接口，SCL、SDA·支持intel程序LMCD·有中斷保護信號·20腳封裝·工作電源2.7V～5.5V詳見參考文獻3。
圖4中用W83L785監(jiān)測機箱的工作電源，在2.5V測量的輸入端接有電阻R13、R14構(gòu)成分壓電路，使之匹配IC芯片的電壓量程，同樣也可使用芯片其它電壓測量端監(jiān)測電壓，分擔(dān)主機上硬件監(jiān)控電路的任務(wù)。圖4中D1和D2用于溫度測量，從VTIN1和VTIN2輸入信號。W83L785有2個PWM控制輸出，可分別驅(qū)動風(fēng)扇，對于雙風(fēng)扇機箱電源，應(yīng)用進風(fēng)和出風(fēng)通流方式，所以用1個PWM控制2個風(fēng)扇同步轉(zhuǎn)動能更好地協(xié)調(diào)工作，2個風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速可以分別測量，用R6、R7、R8組成轉(zhuǎn)速信號匹配電路。顯然這里也容易移植電腦硬件監(jiān)控電路的風(fēng)扇溫度自動控制系統(tǒng)，用D1溫度傳感器、PWM1輸出驅(qū)動Q和IC芯片的控制功能構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，相關(guān)控制算法在W83L785中進行。本電路使用機箱內(nèi)+5V電源。IC芯片上的通用輸入/輸出(GPIO#)和中斷信號本例中未使用。
參考文獻1.http//www.smbus.org/2.何立民，《I2C總線應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計》，北京航空航天大學(xué)出版社3.W83L785.pdf，http//www.winbond.com/4.LM63.pdf，http//www.national.com/5.http//www.intel.com/6.http//www.madhacker.org/
權(quán)利要求
1.用SMBus總線芯片監(jiān)控電腦機箱電源的方法，用于從電腦主機的SMBus總線上擴展系統(tǒng)管理總線到電腦的機箱電源中，并且在機箱電源中設(shè)置有SMBus總線的IC芯片，使用該芯片測量機箱電源的溫度、電壓、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，通過SMBus總線通信。
2.用SMBus總線芯片監(jiān)控電腦機箱電源的方法，用于在機箱電源中使用SMBus總線IC芯片，利用其內(nèi)置的控制功能，用溫度傳感器測量機箱電源的器件溫度，以溫度作反饋信號，經(jīng)IC芯片外電路放大驅(qū)動，控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速構(gòu)成閉環(huán)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的方法，其特征是與SMBus總線兼容的I2C(I2C)總線IC芯片，可替代SMBus總線IC芯片使用。
4.用SMBus總線芯片監(jiān)控電腦機箱電源的電路，其特征是在機箱電源內(nèi)設(shè)置有監(jiān)控電路，它包括帶SMBus總線的IC芯片，SMBus總線，溫度傳感器，轉(zhuǎn)速信號匹配電路，電壓匹配電路，放大驅(qū)動電路，風(fēng)扇和電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其特征是放大驅(qū)動電路的輸入連接到監(jiān)控IC芯片的轉(zhuǎn)速控制輸出端口，放大驅(qū)動電路輸出串聯(lián)在風(fēng)扇的電源回路中，電源使用機箱電源內(nèi)既成電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其特征是SMBus總線至少有串行時鐘SCL、串行數(shù)據(jù)SDA2根線從機箱電源引出，連接到電腦主板的SMBus總線上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其特征是溫度傳感器在機箱電源的器件上，溫度傳感器的輸出連接到IC芯片的溫度測量端口，溫度傳感器使用半導(dǎo)體傳感器或熱敏電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其特征是電路中風(fēng)扇轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的脈沖，通過轉(zhuǎn)速信號匹配電路連接到IC芯片的轉(zhuǎn)速測量端口。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其特征是電壓匹配電路的輸入接在機箱電源的輸出電壓線上，通過電壓匹配電路連接IC芯片的電壓測量端口。
10.根據(jù)權(quán)利要求4、5所述的電路，其特征是IC芯片的單個風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制輸出經(jīng)放大電路，可同步驅(qū)動2個風(fēng)扇，2個風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速分別測量。
全文摘要
用SMBus總線芯片監(jiān)控電腦機箱電源的方法和電路，發(fā)明從電腦主機的SMBus總線上擴展總線到電腦的機箱電源，并且在機箱電源電路中設(shè)置有SMBus總線的IC芯片，用該IC芯片監(jiān)測機箱電源的溫度、電壓、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等參數(shù)，同時控制風(fēng)扇速度，組成智能機箱電源，達到降低噪聲和節(jié)約電能的目的，也通過總線通信掌握機箱電源的運行狀況。
文檔編號G06F1/26GK1614569SQ20041001345
公開日2005年5月11日 申請日期2004年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月13日
發(fā)明者李謙 申請人:李謙