CN1858715A - 温度检测与控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种温度检测与控制电路，包括第一分压电路、第二分压电路、一风扇转速控制器以及一比较电路。第一分压电路输出第一电压。第二分压电路输出第二电压。第二分压电路具有一温感电子元件供检测一硬件的温度。比较电路接收并比较第一电压以及第二电压并输出结果给风扇转速控制器。当风扇转速控制器接收第一风扇控制讯号时，风扇转速控制器维持第一转速，当接收第二风扇控制讯号时，风扇转速控制器维持第二转速。

Description

温度检测与控制电路

技术领域

本发明是有关于一种温度检测与控制电路，且特别是有关于一种用于电脑***的温度检测与控制电路。

背景技术

现今电脑***体积越来越小，但是运算速度越来越快。许多元件在高速运算之下会发出热能，这些热会降低电脑***的效能，甚至会损坏***。因此，如何对电脑***散热是很重要的课题。

电脑***中的显示卡，由于需要处理高速的影像运算，因此很容易生热。过去显示卡使用温度检测晶片，虽然可以测得详细的温度，但是一般所得结果往往不准，而且又昂贵。在控制温度方面，过去使用PWM(pulse width modulation)IC来做风扇的转速控制，但是这种方式较为复杂昂贵。此外，显示卡上通常有绘图处理单元(GPU，graphic processing unit)电源电路以及存储器电源电路，过去Nvidia以及ATI的显示卡会对绘图处理单元电源电路作输入电压控制，但是并没有对存储器电源电路作输入电压控制。

因此，非常需要一种便宜、简单的温度检测以及控制电路来解决上述问题。

发明内容

因此本发明的目的就是在提供一种温度检测与控制电路，能够藉简单以及便宜的硬件元件来达成。

本发明的另一目的是在提供一种温度检测与控制电路，可以告知使用者温度是否在正常温度内，以保护显示卡不致过热。

本发明的又一目的是在提供一种温度检测与控制电路，其中风扇转速控制器可以兼顾散热效能以及静音要求。

本发明的再一目的是在提供一种温度检测与控制电路，其中风扇转速控制器只使用晶体管与电阻，利用分压原理来对风扇做两段(高速或低速(或停转))的控制，可以达成对噪音的控制，但却已大大降低控制成本。

本发明的再一目的是在提供一种温度检测与控制电路，能够在操作***之下对绘图处理单元电源电路以及存储器电源电路做电压的调升，使晶片具有更高的超频能力，也可以做电压的调降，使***的整体发热量降低。

根据本发明的上述目的，提出一种温度检测与控制电路。依照本发明一较佳实施例，温度检测与控制电路包括第一分压电路、第二分压电路、一风扇转速控制器以及一比较电路。第一分压电路接收一电源并输出一第一电压。第二分压电路接收此电源并输出第二电压。第二分压电路具有一温感电子元件供检测一硬件的温度，当此硬件的温度改变时，温感电子元件的阻抗改变，使得第二电压改变。

比较电路接收第一电压以及第二电压。当第二电压大于第一电压时，比较电路输出第三电压。当第二电压小于第一电压时，比较电路输出第四电压。第三电压可转换为第一风扇控制讯号，第四电压可转换为第二风扇控制讯号。

风扇转速控制器供控制一风扇以对硬件进行散热。当风扇转速控制器接收第三电压或第一风扇控制讯号时，风扇转速控制器维持第一转速。当接收第四电压或第二风扇控制讯号时，风扇转速控制器维持第二转速。

在一实施例中，风扇转速控制器包括一晶体管以及一电阻。晶体管的源极(source)接地，漏极(drain)电性连接于风扇，栅极(gate)接收第一风扇控制讯号或第二风扇控制讯号。电阻的第一端电性连接于晶体管的漏极，第二端接地。

其中当晶体管的栅极接收第一风扇控制讯号时，晶体管导通(turn on)，且晶体管的源极输出第一电流。当晶体管的栅极接收第二风扇控制讯号时，晶体管截止(turn off)，且电阻的第二端输出第二电流。

根据本发明的目的，提出一种温度检测与控制电路，供检测与控制一显示卡的温度。依照本发明一较佳实施例，此温度检测与控制电路包含括第一分压电路、第二分压电路以及一比较电路。

第一分压电路接收一电源并输出一第一电压。第二分压电路接收此电源并输出第二电压。第二分压电路具有一温感电子元件供检测一显示卡的温度。当显示卡的温度改变时，温感电子元件的阻抗改变，使得第二电压改变。

一比较电路接收第一电压以及第二电压。当第二电压大于第一电压时，比较电路输出第三电压。当第二电压小于第一电压时，比较电路输出第四电压。

其中显示卡包括一存储器电源电路(memory power circuit)，比较电路的输出转换为一存储器电压控制讯号传送至一晶体管的栅极。此晶体管的漏极经由一电阻电性连接至存储器电源电路。

本发明至少具有下列优点，其中每一实施例可以具有一个或多个优点。本发明的温度检测与控制电路能够藉简单以及便宜的硬件元件来达成。本发明的温度检测与控制电路可以告知使用者温度是否在正常温度内，以保护显示卡不致过热。本发明的风扇转速控制器可以兼顾散热效能以及静音要求。本发明的风扇转速控制器只使用电晶体与电阻，利用分压原理来对风扇做两段(高速或低速(或停转))的控制，可以达成对噪音的控制，但却已大大降低控制成本。本发明的温度检测与控制电路能够在操作***之下对绘图处理单元电源电路以及存储器电源电路做电压的调升，使晶片具有更高的超频能力，也可以做电压的调降，使***的整体发热量降低。

附图说明

图1绘示了本发明的温度检测与控制电路的动作流程图范例；

图2绘示了温度检测电路的一实施例的电路图；

图3绘示了温度检测电路的一实施例的电路图；

图4绘示了风扇转速控制器的一实施例；

图5绘示了风扇转速控制器的另一实施例；以及

图6绘示了绘图处理单元电源电路以及存储器电源电路的输入电压控制电路的实施例。

具体实施方式

图1绘示了本发明的温度检测与控制电路的动作流程图范例。首先，检测一硬件(如显示卡)的温度(步骤104)。接着，决定让使用者调整或利用一应用软件(application)自动调整显示卡的温度(步骤106)。接着，利用一风扇的转速控制显示卡的温度(步骤102)或者调整绘图处理单元电源电路(GPU，graphicprocessing unit)以及存储器(memory)的电压(步骤108)。

图2绘示了温度检测电路的一实施例的电路图。第一分压电路201接收一电源204并输出第一电压216。第二分压电路203接收电源204并输出第二电压214。第二分压电路203具有一温感电子元件212供检测一硬件的温度。温感电子元件212放置在接近待测硬件的位置，例如一绘图处理单元(GPU)的背面，或靠近热源的位置。当硬件的温度改变时，温感电子元件212的阻抗改变，使得第二电压214改变。

比较电路218接收第一电压216以及第二电压214。当第二电压214大于第一电压时216时，比较电路218输出第三电压。当第二电压214小于第一电压216时，比较电路218输出第四电压。例如，比较电路218可以经由一一般用途输出入接脚(GPIO 1，general purpose input output)202输入一硬件(如显示卡)，此硬件将第三电压转换为第一风扇控制讯号(或将第四电压转换为第二风扇控制讯号)，再经由另一一般用途输出入接脚GPIO 2输出予一风扇转速控制器。

在一实施例中，第一分压电路201包括第一电阻206以及第二电阻210。第一电阻206的一端222电性连接于电源204。第二电阻210的第一端224电性连接于第一电阻206，第二电阻210的第二端接地。其中第二电阻210的第一端224输出第一电压。

在一实施例中，第二分压电路203包括第三电阻208以及温感电子元件212。第三电阻208的一端226连接于电源204。温感电子元件212的第一端228电性连接于第三电阻208，温感电子元件212的第二端电性连接地。温感电子元件212的第一端228输出第二电压。温感电子元件212例如一热敏电阻(thermistor)。比较电路218例如一运算放大器(operational amplifier)。在这个实施例中，当硬件温度升高，热敏电阻阻抗上升，第三电压会大于第四电压。

在一实施例中，当比较电路218输出第三电压时，温度检测电路将一温度异常讯号显示于一显示器。当比较电路218输出第四电压时，温度检测电路将一温度正常讯号显示于一显示器。使用者可以经由显示器了解显示卡的温度是否过热，以保护显示卡。温度检测电路只显示温度正常(pass)或温度过高(fail)两种状况，以数字化方式显现而不显示精确的温度数值。如此可以同样达到温度检测的功能，却能大幅减低成本。当风扇转速增加仍无法让硬件回到正常温度时，可以自动关机以保护硬件(显示卡)。

此实施例也可以间接检测出风扇是否故障的功能。当风扇全速转，却无法降低硬件(例如绘图处理单元(GPU))的温度，表示风扇有问题。此时可以自动关机以保护绘图处理单元。

图3绘示了温度检测电路的一实施例的电路图。图3大致上与图1相同，不同之处在于图3增加了电位调整电路342以及电位反转电路344。因为GPIO1 302有一定的输入电压规格，因此当比较电路328的输出电压与此输入电压规格不合时，必须经由一些电路将比较电路328的输出电压调整至与GPIO 1 302的输入电压规格相符。例如当比较电路328输出为12伏特时，需转换为3.3伏特。

电位调整电路342具有电阻346、电阻348以及电阻350。电位反转电路344具有晶体管356、电阻352以及电阻354。经由这些电阻以及晶体管的参数调整，使用者可以调整出与GPIO 302的输入电压规格相符的电压。

当使用电位调整电路342时，可以不需要使用电位反转电路344。但是当使用电位反转电路344时，仍然需要电阻346以及电阻350。

图4绘示了风扇转速控制器的一实施例。风扇转速控制器400供控制一风扇404以对一硬件进行散热。当风扇转速控制器400接收第一风扇控制讯号时，风扇转速控制器400维持第一转速。当风扇转速控制器400接收第二风扇控制讯号时，风扇转速控制器400维持第二转速。

当风扇转速快时，散热能力佳，但是产生噪音较大。当风扇转速低时，散热能力不佳，但是产生噪音较小。因此风扇转速控制器的设计必须在散热能力以及噪音之间作取舍。

风扇转速控制器400包括一晶体管408以及一电阻406。晶体管408的源极(source)416电性连接于地，晶体管408的漏极(drain)414电性连接于风扇404，晶体管408的栅极(gate)412接收第一风扇控制讯号或第二风扇控制讯号。

电阻406第一端电性连接于晶体管408的漏极414，第二端电性连接于地。当电晶体408的栅极412接收第一风扇控制讯号时，晶体管408导通(turnon)。晶体管408的漏极414产生第一电流。

当晶体管408的栅闸极412接收第二风扇控制讯号时，晶体管408截止(turn off)，电阻406产生第二电流。此时风扇404以及电阻406的分压关系改变，风扇404接受的分压变小，风扇404所接收的电功率(power，P＝I*V)下降，因此风扇转速降低。

图5绘示了风扇转速控制器的另一实施例。晶体管516的漏极电性连接于风扇514，晶体管516的源极电性连接于电源504，晶体管516的栅极接收第一风扇控制讯号或第二风扇控制讯号。电阻508的第一端510电性连接于晶体管516的源极，电阻508的第二端512电性连接于晶体管516的漏极。

当晶体管516的栅极520接收第一风扇控制讯号时，晶体管516截止(turnoff)，电阻508输出第一电流。此时风扇514以及电阻508的分压关系改变，风扇514接受的分压变小，风扇514所接收的电功率(power，P＝I*V)下降，因此风扇转速变慢。当晶体管516的栅极接收第二风扇控制讯号时，晶体管516导通(turn on)，晶体管516的漏极输出第二电流。

图6绘示了绘图处理单元电源电路以及存储器电源电路的输入电压控制电路的实施例。显示卡具有一绘图处理单元电源电路(GPU power circuit)604以及一存储器电源电路(memory power circuit)602。升高绘图处理单元电源电路604以及存储器电源电路602的电压可以使晶片具有更高的超频能力。当然降低电压可以使***的发热量降低。

比较电路(例如图2的218)的输出转换为一绘图处理单元电压控制讯号，经由一GPIO 3 606传送至第一晶体管620的栅极628。第一晶体管628的漏极经由第一电阻616电性连接至绘图处理单元电源电路604。比较电路的输出转换为一存储器电压控制讯号，经由GPIO 3 606传送传送至第二晶体管622的栅极，第二晶体管622的漏极经由第二电阻618电性连接至存储器电源电路602。在此实施例中，绘图处理单元电压控制讯号与存储器电压控制讯号有相同的来源。

在一实施例中，一软启动(soft start)电路624可以置于比较电路的输出以及第一晶体管620的栅极间。软启动电路624包括一电阻642以及一电容644。同样的，另一软启动电路626也可置于比较电路的输出以及第二晶体管622的栅极间。软启动电路626包括一电阻638以及一电容640。

图6的电路可以经由GPIO 606使晶体管622导通，进而使电阻618与存储器电源电路602的电压控制电阻并联来改变存储器电源电路602的电压，同时也使晶体管620导通，进而使电阻616与绘图处理单元电源电路604的电压控制电阻并联来改变绘图处理单元电源电路604的电压。反之，也可以逆向操作，利用GPIO 606使晶体管622以及620截止来改变绘图处理单元电源电路604以及存储器电源电路602的电压。加入软启动电路626以及624可以避免电压升降快速导致操作***(例如Microsoft Window)下产生失败当机等情况。

本发明的温度检测与控制电路能够藉简单以及便宜的硬件元件来达成。本发明的温度检测与控制电路可以告知使用者温度是否在正常温度内，以保护显示卡不致过热。本发明的风扇转速控制器可以兼顾散热效能以及静音要求。本发明的风扇转速控制器只使用电晶体与电阻，利用分压原理来对风扇做两段(高速或低速(或停转))的控制，可以达成对噪音的控制，但却已大大降低控制成本。本发明的温度检测与控制电路能够在操作***的下对绘图处理单元电源电路以及存储器电源电路做电压的调升，使晶片具有更高的超频能力，也可以做电压的调降，使***的整体发热量降低。虽然本发明已以一较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术领域者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，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。

Claims (16)

1.一种温度检测与控制电路，包含：

第一分压电路，接收一电源并输出第一电压；

第二分压电路，接收该电源并输出第二电压，该第二分压电路具有一温感电子元件供检测一硬件的温度，当该硬件的温度改变时，该温感电子元件的阻抗改变，使得该第二电压改变；

一比较电路，接收该第一电压以及该第二电压，当该第二电压大于该第一电压时，该比较电路输出该第三电压，当该第二电压小于该第一电压时，该比较电路输出该第四电压。

2.如权利要求1所述的温度检测与控制电路，其特征在于，该第一分压电路包含：

第一电阻，一端电性连接于该电源；以及

第二电阻，第一端电性连接于该第一电阻，第二端接地，其中该第二电阻的第一端输出该第一电压。

3.如权利要求1所述的温度检测与控制电路，其特征在于，该第二分压电路包含：

第三电阻，一端连接于该电源，其中该温感电子元件的第一端电性连接于该第三电阻，该温感电子元件的第二端电性连接地，该温感电子元件的第一端输出该第二电压。

4.如权利要求1所述的温度检测与控制电路，其特征在于，该温感电子元件为一热敏电阻。

5.如权利要求1所述的温度检测与控制电路，其特征在于，该比较电路为一运算放大器。

6.如权利要求1所述的温度检测与控制电路，其特征在于，还包含一风扇转速控制器，该风扇转速控制器控制一风扇以对该显示卡进行散热，该第三电压对应第一风扇控制讯号，该第四电压对应第二风扇控制讯号，当接收第一风扇控制讯号时，该风扇转速控制器维持第一转速，当接收第二风扇控制讯号时，该风扇转速控制器维持第二转速。

7.如权利要求6所述的温度检测与控制电路，其特征在于，该风扇转速控制器包含：

一晶体管，其源极接地，漏极电性连接于该风扇，栅极接收该第一风扇控制讯号或该第二风扇控制讯号；以及

一电阻，第一端电性连接于该晶体管的漏极，第二端接地；

其中当该晶体管的栅极接收该第一风扇控制讯号时，该晶体管导通，该晶体管的源极输出第一电流，当该晶体管的栅极接收该第二风扇控制讯号时，该晶体管截止，该电阻的第二端输出第二电流。

8.如权利要求6所述的温度检测与控制电路，其特征在于，该风扇转速控制器包含：

一晶体管，其漏极电性连接于该风扇，源极电性连接于该电源，栅极接收该第一风扇控制讯号或该第二风扇控制讯号；以及

一电阻，第一端电性连接于电晶体管的源极，第二端电性连接于该晶体管的漏极；

其中当该晶体管的栅极接收该第一风扇控制讯号时，该晶体管截止，该电阻输出第一电流，当该晶体管的栅极接收该第二风扇控制讯号时，该晶体管导通，该晶体管的漏极输出第二电流。

9.如权利要求1所述的温度检测与控制电路，其特征在于，当该比较电路输出该第三电压时，该温度检测与控制电路将一温度异常讯号显示于一显示器，当该比较电路输出该第四电压时，该温度检测与控制电路将一温度正常讯号显示于一显示器。

10.如权利要求1所述的温度检测与控制电路，其特征在于，该比较电路经由一一般用途输出入接脚连接于该风扇转速控制器。

11.如权利要求1所述的温度检测与控制电路，其特征在于，该硬件为一显示卡。

12.如权利要求11所述的温度检测与控制电路，其特征在于，该显示卡包含一绘图处理单元电源电路以及一存储器电源电路，该比较电路的输出转换为一存储器电压控制讯号传送至第一晶体管的栅极，该第一晶体管的漏极经由第一电阻电性连接至该绘图处理单元电源电路，该比较电路的输出也转换为一存储器电压控制讯号传送至第二晶体管的栅极，该第二晶体管的漏极经由第二电阻电性连接至该存储器电源电路。

13.如权利要求12所述的温度检测与控制电路，其特征在于，还包含一软启动电路，置于该比较电路的输出以及该第一晶体管的栅极间。

14.如权利要求13所述的温度检测与控制电路，其特征在于，该软启动电路包含一电阻以及一电容。

15.如权利要求12所述的温度检测与控制电路，其特征在于，还包含一软启动电路，置于该比较电路的输出以及该第二晶体管的栅极间。

16.如权利要求15所述的温度检测与控制电路，其特征在于，该软启动电路包含一电阻以及一电容。

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