风扇故障检测电路、装置及控制方法

技术领域

本发明涉及故障检测电路技术领域，尤其涉及一种风扇故障检测电路、装置及控制方法。

背景技术

风冷设备中，需要实时检测风扇的工作状态；在大功率的脉冲电路中，具有很强的电磁干扰，风扇的故障检测电路容易被电磁干扰，产生误报警，但具有抗强干扰的故障检测电路的风扇成本较为昂贵。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种风扇故障检测电路、装置及控制方法，旨在解决现有技术中风扇的故障检测电路抗干扰能力弱而容易产生误报警的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种风扇故障检测电路，所述电路包括：电压检测模块、电流检测模块及故障检测模块；其中，所述电压检测模块的检测端与风扇的一端连接，所述电流检测模块的检测端与风扇的另一端连接，所述电流检测模块的输出端与故障检测模块的一输入端连接，所述故障检测模块的另一输入端与电压检测模块的输出端连接；

所述电流检测模块，用于检测风扇的当前电流，在所述当前电流小于预设电流时，输出电流故障信号至所述故障检测模块；

所述电压检测模块，用于检测风扇的当前电压，在所述当前电压超出预设电压范围时，输出电压故障信号至所述故障检测模块；

所述故障检测模块，用于在接收到电流故障信号与电压故障信号时，生成风扇故障提示信号，并输出所述风扇故障提示信号。

可选地，所述电流检测模块包括电流比较单元及外围辅助单元；其中，

所述电流比较单元的输入端与外围辅助单元的一端连接，所述电流比较单元的输出端与故障检测模块的一输入端连接，所述外围辅助单元的输入端与供电端连接；

所述外围辅助单元，用于接入风扇；

所述电流比较单元，用于接收风扇的当前电流，并对所述当前电流与所述预设电流进行比较，在所述当前电流小于预设电流时，输出电流故障信号至所述故障检测模块。

可选地，所述电流比较单元包括第一至第七电阻、第一至第二电容及比较器；其中，

所述第一电阻的第一端与参考电压端连接，所述第一电阻的第二端与第一电容的第一端、第二电阻的第一端及第四电阻的第一端连接，所述第一电容与所述第二电阻的第二端连接且接地；

所述第四电阻的第二端与第二电容的第二端、所述比较器的反相输入端连接，所述比较器的同相输入端与所述第二电容的第一端、第三电阻的第二端及第五电阻的第一端连接，所述第三电阻的第一端与风扇电压端连接，所述比较器的输出端与所述第五电阻的第二端、第六电阻的第二端及第七电阻的第一端连接；

所述第六电阻的第一端与系统电压端连接，所述第七电阻的第二端与故障检测模块的一输入端连接。

可选地，所述外围辅助单元包括电解电容、第十八电阻及第一至第二风扇接口；其中，

第一风扇接口与第二风扇接口并联，所述第一风扇接口与所述第二风扇接口的两端接入供电端，所述第十八电阻的第一端与所述电解电容的负极端连接，所述电解电容的正极端与所述第一风扇接口的一端连接，所述第十八电阻的第二端与所述第一风扇接口的另一端连接。

可选地，所述电压检测模块包括第一芯片、第八至第十二电阻及第三电容；其中，

第八电阻的第一端与风扇电压端连接，所述第八电阻的第二端与第九电阻的第二端、第一芯片的第六引脚连接，所述第九电阻的第二端与所述第一芯片的第一引脚连接，所述第一芯片的第二引脚接地，所述第一芯片的第一引脚还与第十一电阻的第一端、第十二电阻的第一端连接，所述第十一电阻的第二端与所述第十二电阻的第二端连接且接地；

第十电阻的第一端与第一芯片的第四引脚、参考电压端及所述第三电容的第一端连接，第三电容的第二端接地，所述第十电阻的第二端与所述第一芯片的第三引脚、所述第一芯片的第五引脚连接，所述第一芯片的第三引脚还与故障检测模块的另一输入端连接。

可选地，所述故障检测模块包括稳压单元及故障检测单元；其中，所述稳压单元的输入端与供电电压端连接，所述稳压单元的输出端与所述故障检测单元的一端连接，所述故障检测单元的一输入端与电压检测模块的输出端连接，所述故障检测单元的一输入端与电流检测模块的输出端连接。

可选地，所述故障检测单元包括：光电耦合器、第一三极管及第十三至第十五电阻；其中，所述光电耦合器的内部包括光电二极管及光敏三极管；

所述光电二极管的阳极与所述第七电阻的第二端连接，所述光电二极管的阴极与所述第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的发射极与第十三电阻的第二端连接且接地，所述第一三极管的基极与第十三电阻的第一端、第十四电阻的第一端连接，所述第十四电阻的第二端与所述第一芯片的第三引脚连接；

所述光敏三极管的基极用于接收光电二极管发出的光，所述光敏三极管的发射极接地，所述光敏三极管的集电极与第十五电阻的第一端连接，所述第十五电阻的第二端与参考电压端连接。

可选地，所述稳压单元的输入端与所述风扇的一端连接，所述稳压单元的输出端与故障检测模块的一端连接；所述稳压单元包括第四电容、第十六电阻、第十七电阻、稳压二极管及稳压器；其中，

所述第十六电阻的第一端与风扇电压端连接，所述第十六电阻的第二端与所述稳压器的门级、所述第四电容的第二端连接，所述第四电容的第一端与所述稳压二极管的阳极、所述稳压器的阴极连接；

所述第十七电阻的第一端与所述稳压器的门级连接，所述第十七电阻的第二端与所述稳压器的阳极连接且接地。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种风扇故障检测装置，所述装置包括：如上所述的风扇故障检测电路。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种风扇故障检测电路控制方法，所述控制方法基于如上所述的风扇故障检测电路，所述控制方法包括：

电流检测模块检测风扇的当前电流，在所述当前电流小于预设电流时，输出电流故障信号至所述故障检测模块；

电压检测模块检测风扇的当前电压，在所述当前电压超出预设电压范围时，输出电压故障信号至所述故障检测模块；

所述故障检测模块在接收到电流故障信号与电压故障信号时，生成风扇故障提示信号，并输出所述风扇故障提示信号。

本发明通过设置风扇故障检测电路，所述电路包括：电压检测模块、电流检测模块及故障检测模块；其中，所述电压检测模块的检测端与风扇的一端连接，所述电流检测模块的检测端与风扇的另一端连接，所述电流检测模块的输出端与故障检测模块的一输入端连接，所述故障检测模块的另一输入端与电压检测模块的输出端连接；所述电流检测模块，用于检测风扇的当前电流，在所述当前电流小于预设电流时，输出电流故障信号至所述故障检测模块；所述电压检测模块，用于检测风扇的当前电压，在所述当前电压超出预设电压范围时，输出电压故障信号至所述故障检测模块；所述故障检测模块，用于在接收到电流故障信号与电压故障信号时，生成风扇故障提示信号，并输出所述风扇故障提示信号。通过对当前电压与当前电流进行实时检测，并在二者均处于异常状态时产生风扇故障提示信号，防止了风扇故障检测误报，同时，本发明电路稳定性好抗干扰能力较强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明风扇故障检测电路一实施例的模块示意图；

图2为本发明风扇故障检测电路一实施例的电路示意图；

图3为本发明风扇故障检测电路一实施例的外围辅助单元的电路示意图；

图4为本发明风扇故障检测电路控制方法第一实施例的流程示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参考图1，图1为本发明风扇故障检测电路一实施例的模块示意图；

所述电路包括：电压检测模块200、电流检测模块100及故障检测模块300；其中，所述电压检测模块200的检测端与风扇的一端连接，所述电流检测模块100的检测端与风扇的另一端连接，所述电流检测模块100的输出端与故障检测模块300的一输入端连接，所述故障检测模块300的另一输入端与电压检测模块200的输出端连接；

所述电流检测模块100，用于检测风扇的当前电流，在所述当前电流小于预设电流时，输出电流故障信号至所述故障检测模块300；

需要说明的是，所述电流检测模块100至少包括电流比较器，该电流比较器的一端接入参考端输入的参考电流，另一端接入检测端经过检测得到的当前电流，对当前电流与参考电流进行比较。所述参考电流也即所述预设电流，通过基准电压源(或电路)输入基准电压，根据实际需求调整所述电流检测模块100中的电阻的阻值根据所述基准电压得到理想的预设电流。

所述电压检测模块200，用于检测风扇的当前电压，在所述当前电压超出预设电压范围时，输出电压故障信号至所述故障检测模块300；

需要说明的是，所述电压检测模块200至少包括电压检测芯片，该电压检测芯片的一端接入参考电压，另一端接入检测端经过检测得到的当前电压，根据所述参考电压与电压检测模块200中其他器件生成预设电压范围，并判断所述当前电压是否超出所述预设电压范围(大于所述预设电压范围的最高值或者小于所述预设电压范围的最低值)，预设电压范围可以通过调整电压检测模块200中各器件的阻值得到。

所述故障检测模块300，用于在接收到电流故障信号与电压故障信号时，生成风扇故障提示信号，并输出所述风扇故障提示信号。

易于理解的是，故障检测模块300仅在电压电流检测模块200、电流检测模块100均发出了故障信号时才生成风扇故障提示信号，所述风扇故障提示信号可以发送至单片机或上位机，以进行报警或者提示。进一步地，在风扇出现故障时，单片机或者上位机还可以根据所述风扇故障提示信号及时关断风扇的电源或设备电源，防止风扇损毁或风冷装置运行不良造成设备中其他器件过热损毁。

进一步地，参考图2、图3，图2为本发明风扇故障检测电路一实施例的电路示意图；图3为本发明风扇故障检测电路一实施例的外围辅助单元的电路示意图；

所述电流检测模块100包括电流比较单元及外围辅助单元；其中，

所述电流比较单元的输入端与外围辅助单元的一端连接，所述电流比较单元的输出端与故障检测模块300的一输入端连接，所述外围辅助单元的输入端与供电端(参考图3中供电端FAN+与I_FAN)连接；

所述外围辅助单元，用于接入风扇；

需要说明的是，参考图3，所述外围辅助单元的延长线接入所述电流比较单元的一端，所述外围辅助单元中至少包括风扇接口与限流电阻，风扇接口用于接入风扇，限流电阻用于产生压降，以使电流比较单元中比较器的两端的压降相符。

所述电流比较单元，用于接收风扇的当前电流，并对所述当前电流与所述预设电流进行比较，在所述当前电流小于预设电流时，输出电流故障信号至所述故障检测模块300。

所述电流比较单元包括第一至第七电阻、第一至第二电容及比较器U4；其中，所述第一电阻R1的第一端与参考电压端VDD连接，所述第一电阻R1的第二端与第一电容C1的第一端、第二电阻R2的第一端及第四电阻R4的第一端连接，所述第一电容C1与所述第二电阻R2的第二端连接且接地GND；

所述第四电阻R4的第二端与第二电容C2的第二端、所述比较器U4的反相输入端-连接，所述比较器U4的同相输入端+与所述第二电容C2的第一端、第三电阻R3的第二端及第五电阻R5的第一端连接，所述第三电阻R3的第一端与风扇电压端I_FAN连接，所述比较器U4的输出端与所述第五电阻R5的第二端、第六电阻R6的第二端及第七电阻R7的第一端连接；

所述第六电阻R6的第一端与系统电压端VSS连接，所述第七电阻R7的第二端与故障检测模块300的一输入端连接。所述系统电压端VSS输出的电压可以为12V。

需要说明的是，参考电压端VDD的电压由基准电压电路提供，所述基准电压电路可以为电压源或者电路，第一电阻R1与第二电阻R2为分压电阻，对接收到的电压进行分压，在第四电阻R4的第一端形成参考电压，参考电压经过第四电阻R4进入比较器U4的反相输入端，形成预设电流。

所述外围辅助单元包括电解电容CE、第十八电阻R18及第一至第二风扇接口；其中，第一风扇接口J1与第二风扇接口J2并联，所述第一风扇接口J1与所述第二风扇接口J2的两端接入供电端(参考图3中供电端FAN+与I_FAN)，所述第十八电阻R18的第一端与所述电解电容CE的负极端连接，所述电解电容CE的正极端与所述第一风扇接口J1的一端连接，所述第十八电阻R18的第二端与所述第一风扇接口J1的另一端连接。

需要说明的是，经过外围辅助单元分压得到的风扇当前电压输入第三电阻R3，进入比较器U4的同相输入端+，形成当前电流。比较器U4对当前电流与预设电流进行比较，在所述当前电流小于预设电流时输出高电平电信号至故障检测模块300，所述高电平电信号也即电流故障信号。

进一步地，继续参考图2，所述电压检测模块200包括第一芯片U1、第八至第十二电阻及第三电容C3；其中，

第八电阻R8的第一端与风扇电压端FAN+连接，所述第八电阻R8的第二端与第九电阻R9的第二端、第一芯片U1的第六引脚连接，所述第九电阻R9的第二端与所述第一芯片U1的第一引脚连接，所述第一芯片U1的第二引脚接地GND，所述第一芯片U1的第一引脚还与第十一电阻R11的第一端、第十二电阻R12的第一端连接，所述第十一电阻R11的第二端与所述第十二电阻R12的第二端连接且接地GND；

第十电阻R10的第一端与第一芯片U1的第四引脚、参考电压端VDD及所述第三电容C3的第一端连接，第三电容C3的第二端接地GND，所述第十电阻R10的第二端与所述第一芯片U1的第三引脚、所述第一芯片U1的第五引脚连接，所述第一芯片U1的第三引脚还与故障检测模块300的另一输入端连接。

需要说明的是，所述第八电阻R8、第九电阻R9、第十一电阻R11及第十二电阻R12形成电压采样电路，对第一芯片U1的第一引脚及第六引脚输入当前电压，第一芯片U1根据第四引脚接收到的参考电压生成预设电压范围，并判断当前电压是否超出预设电压范围，在所述当前电压超出预设电压范围时，经过第三引脚输出高电平信号(也即电压故障信号)至故障检测模块300。

进一步地，继续参考图2，所述故障检测模块300包括稳压单元302及故障检测单元301；其中，所述稳压单元302的输入端与供电电压端FAN+连接，所述稳压单元302的输出端与所述故障检测单元301的一端连接，所述故障检测单元301的一输入端与电压检测模块200的输出端连接，所述故障检测单元301的一输入端与电流检测模块100的输出端连接。

所述故障检测单元301包括：包括光电耦合器U2、第一三极管Q1及第十三至第十五电阻；其中，所述光电耦合器U2的内部包括光电二极管D及光敏三极管Q2；

所述光电二极管D的阳极与所述第七电阻R7的第二端连接，所述光电二极管D的阴极与所述第一三极管Q1的集电极连接，所述第一三极管Q1的发射极与第十三电阻R13的第二端连接且接地GND，所述第一三极管Q1的基极与第十三电阻R13的第一端、第十四电阻R14的第一端连接，所述第十四电阻R14的第二端与所述第一芯片U1的第三引脚连接；

进一步地，第一三极管Q1的集电极还与稳压单元302连接，稳压单元302用于为所述第一三极管Q1提供电压。

易于理解的是，所述第十四电阻R14的第二端接入第一芯片U1的第三引脚，在接收到高电平信号时，将所述高电平信号输出至所述第一三极管Q1的基极，经过第三电阻R3的分压作用，使得第一三极管Q1的基极发射极管压降满足了第一三极管Q1的导通条件，第一三极管Q1的集电极与发射极形成下地回路，使得集电极的电平降低为低电平。

所述光敏三极管Q2的基极用于接收光电二极管D发出的光，所述光敏三极管Q2的发射极接地GND，所述光敏三极管Q2的集电极与第十五电阻R15的第一端连接，所述第十五电阻R15的第二端与参考电压端VDD连接。

应当理解的是，若所述电流检测模块100同时检测到了电流异常，输出高电平的信号至所述光电耦合器U2的光电二极管D，光电二极管D的阴极与第一三极管Q1的集电极连接，在集电极为低电平时，光电二极管D得以导通。反之，若集电极维持高电平，光电二极管D是无法导通的，也即，在仅接收到电压故障信号、仅接收到电流故障信号或未接收到电压、电流故障信号这三种情况下，光电二极管D均不会导通，仅有满足了电压、电流均为故障的条件时，光电二极管D才会导通。

易于理解的是，由于光电二极管D导通并发光，使得光敏三极管Q2的基极接收到高电平，光敏三极管Q2的发射极接地GND，集电极经过第十五电阻R15接入参考电压端VDD，所述参考电压端VDD输出的电压可以为3.3V，在光敏三极管Q2导通时，其集电极被降低为低电平，使得error端接收到的信号由正常时的高电平降低为低电平，也即输出风扇故障信号。所述error端可以连接至上位机或者微控制单元，以进行风扇异常的报警控制。

应当理解的是，光敏三极管Q2及所述第一三极管Q1均为NPN三极管。

进一步地，继续参考图2，所述稳压单元302的输入端与所述风扇的一端连接，所述稳压单元302的输出端与故障检测模块300的一端连接；所述稳压单元302包括第四电容C4、第十六电阻R16、第十七电阻R17、稳压二极管Z及稳压器U3；其中，

所述第十六电阻R16的第一端与风扇电压端FAN+连接，所述第十六电阻R16的第二端与所述稳压器U3的门级、所述第四电容C4的第二端连接，所述第四电容C4的第一端与所述稳压二极管Z的阳极、所述稳压器U3的阴极连接；

所述第十七电阻R17的第一端与所述稳压器U3的门级连接，所述第十七电阻R17的第二端与所述稳压器U3的阳极连接且接地GND。

易于理解的是，所述稳压单元302中第四电容C4、第十六电阻R16、第十七电阻R17及稳压器U3形成稳压电压，并将所述稳压电压经稳压二极管Z输出至所述第一三极管Q1的集电极。

本实施例通过对当前电压与当前电流进行实时检测，并在二者均处于异常状态时产生风扇故障提示信号，防止了风扇故障检测误报，同时，本发明电路稳定性好抗干扰能力较强。

图4为本发明风扇故障检测电路控制方法第一实施例的流程示意图。

所述控制方法基于如上所述的风扇故障检测电路，所述控制方法包括：

步骤S10：电流检测模块检测风扇的当前电流，在所述当前电流小于预设电流时，输出电流故障信号至所述故障检测模块；

需要说明的是，所述电流检测模块100至少包括电流比较器，该电流比较器的一端接入参考端输入的参考电流，另一端接入检测端经过检测得到的当前电流，对当前电流与参考电流进行比较。所述参考电流也即所述预设电流，通过基准电压源(或电路)输入基准电压，根据实际需求调整所述电流检测模块100中的电阻的阻值根据所述基准电压得到理想的预设电流。

步骤S20：电压检测模块检测风扇的当前电压，在所述当前电压超出预设电压范围时，输出电压故障信号至所述故障检测模块；

需要说明的是，所述电压检测模块200至少包括电压检测芯片，该电压检测芯片的一端接入参考电压，另一端接入检测端经过检测得到的当前电压，根据所述参考电压与电压检测模块200中其他器件生成预设电压范围，并判断所述当前电压是否超出所述预设电压范围(大于所述预设电压范围的最高值或者小于所述预设电压范围的最低值)，预设电压范围可以通过调整电压检测模块200中各器件的阻值得到。

步骤S30：所述故障检测模块在接收到电流故障信号与电压故障信号时，生成风扇故障提示信号，并输出所述风扇故障提示信号。

易于理解的是，故障检测模块300仅在电压电流检测模块200、电流检测模块100均发出了故障信号时才生成风扇故障提示信号，所述风扇故障提示信号可以发送至单片机或上位机，以进行报警或者提示。进一步地，在风扇出现故障时，单片机或者上位机还可以根据所述风扇故障提示信号及时关断风扇的电源或设备电源，防止风扇损毁或风冷装置运行不良造成设备中其他器件过热损毁。

本实施例通过对当前电压与当前电流进行实时检测，并在二者均处于异常状态时产生风扇故障提示信号，防止了风扇故障检测误报，同时，本发明电路稳定性好抗干扰能力较强。

此外，本发明还提出一种风扇故障检测装置，所述装置包括：如上所述的风扇故障检测电路。

由于本风扇故障检测装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。

需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。

另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的风扇故障检测电路，此处不再赘述。

此外，需要说明的是，在本文中，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、物品或者系统不仅包括那些要素，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、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器(Read Only Memory，ROM)/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。