DE19705134A1 - Computer system processor cooling fan control method - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Drehzahl von Lüftern in einem Prozessorsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for controlling the speed of fans in a processor system according to the generic term of claim 1.
Herzstück heutiger Computersysteme sind moderne Hochlei stungsprozessoren, wie sie beispielsweise unter dem Namen PentiumTM oder Pentium ProTM bekannt sind. Aufgrund ihrer Ver lustleistung benötigen diese Prozessoren in der Regel einen eigenen Lüfter zur Kühlung. Darüberhinaus sind diese Prozes soren mit Energiesparfunktionen ausgestattet, die aktiviert werden, wenn die volle Prozessorleistung nicht gefordert wird. In dieser Situation laufen die Lüfter aber mit ihrer vollen Drehgeschwindigkeit weiter. Ein erhöhter Energiever brauch und ein erhöhter Geräuschpegel ist die Folge.At the heart of today's computer systems are modern high-performance processors such as those known, for example, under the names Pentium TM or Pentium Pro TM . Because of their power loss, these processors generally require their own fan for cooling. In addition, these processors are equipped with energy-saving functions that are activated when full processor performance is not required. In this situation, the fans continue to run at their full speed. The result is an increased energy consumption and an increased noise level.
Um den Energieverbrauch und den Geräuschpegel von Lüftern in Computersystemen, in denen allerdings der Lüfter allgemein für alle Komponenten des Systems vorgesehen ist, zu senken, ist bekannt, zur Steuerung des Lüfters eine direkte Tempera turregelung einzusetzen. Nachteilig dabei ist, daß ein Tem peratursensor und entsprechend aufwendige Regelschaltungen notwendig sind.To the energy consumption and noise level of fans in Computer systems, in which, however, the fan in general intended for all components of the system to lower is known to control the fan a direct tempera door control. The disadvantage here is that a tem temperature sensor and correspondingly complex control circuits are necessary.
Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren zur Steuerung der Drehzahl eines Lüfters in einem Prozessorsystem anzuge ben, das die Steuerung des Lüfters zur Absenkung des Energie verbrauchs und Minimierung des Geräuschpegels mit geringem schaltungstechnischen Aufwand erlaubt.The object of the invention is therefore a method for control the speed of a fan in a processor system ben, the control of the fan to lower the energy consumption and minimization of the noise level with low circuit complexity allowed.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Prozessorsystem der eingangs genannten Art durch ein Verfahren mit einem Verfah rensschritt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. This task is based on a processor system type mentioned at the outset by a process with a process reindeer step according to the characterizing part of claim 1 solved.
Danach wird das von der Kontrollogik erzeugte pulsweitenmo dulierte Signal zusätzlich an eine Treiberschaltung zur Er zeugung einer in Abhängigkeit der Pulsweiten der einzelnen Impulse dieses Signals die Drehzahl des zu regelnden Lüfters regelnden Versorgungsspannung abgeleitet. Das von der Kontrollogik erzeugte pulsweitenmodulierte Signal wird manchmal auch als Power Save-Signal bezeichnet. Bei verschiedenen Pro zessoren kann dieses Signal aber auch verschieden bezeichnet sein. Nachfolgend wird aber stellvertretend für die verschie denen Bezeichnungen öfters einfach von Power Save-Signal ge sprochen.Then the pulse width mo generated by the control logic dulated signal additionally to a driver circuit for the Er generation of one depending on the pulse widths of the individual This signal pulses the speed of the fan to be controlled regulating supply voltage derived. The control logic Pulse width modulated signal is sometimes generated also referred to as a power save signal. With different pro cessors can also refer to this signal in different ways be. In the following, however, it is representative of the various which names often simply from Power Save signal spoke.
Mit dem eben als Power Save-Signal bezeichneten Signal wird der Prozessor entsprechend seinem Tastverhältnis in den Ener giesparmodus geschaltet. Wenn sich der Prozessor im Sparmodus befindet, sinkt seine Verlustleistung. Damit ist auch weniger Kühlung erforderlich. Dieses Signal kann daher direkt zur Steuerung der Lüfterdrehzahl verwendet werden. Ein Tempera tursensor ist daher nicht mehr notwendig.With the signal just referred to as the power save signal the processor according to its duty cycle in the ener energy saving mode switched. When the processor is in economy mode its power loss decreases. That is also less Cooling required. This signal can therefore be used directly Fan speed control can be used. A tempera door sensor is therefore no longer necessary.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Danach wird das Power Save-Signal direkt zur Steuerung der Drehzahl des Lüfters herangezogen. Dies ist möglich, weil der Frequenzbereich dieses Signals derart ist, daß er für die direkte Steuerung der Drehzahl des Lüfters geeignet ist. Damit ist lediglich eine einfache Verstärker schaltung, beispielsweise in Form eines Transistors, notwen dig, um die Ansteuerleistung zur Verfügung stellen zu können.Advantageous embodiments of the invention are the subject of subclaims. After that, the power save signal will be direct used to control the speed of the fan. This is possible because the frequency range of this signal is such that he's for direct control of fan speed suitable is. This is just a simple amplifier circuit, for example in the form of a transistor, necessary dig in order to be able to provide the control power.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist, das Power Save-Signal über einen Tiefpaß an eine Pe gel/Hubanpassungsschaltung weiterzuleiten, die einen linearen Verstärker steuert. Der Verstärker wiederum steuert den Lüf ter. Durch die so erhaltene lineare Steuerung des Lüfters wird eine weitere Geräuschabsenkung erzielt. Another advantageous embodiment of the invention is the power save signal via a low pass to a pe gel / stroke adjustment circuit to forward a linear Amplifier controls. The amplifier in turn controls the ventilation ter. Through the linear control of the fan obtained in this way a further reduction in noise is achieved.
Wenngleich in diesem Fall ein Tiefpaß, eine Pe gel/Hubanpassungsschaltung und ein linearer Verstärker zur Anwendung kommen, so ist doch die benötigte Gesamtschaltung ziemlich einfach und kann leicht realisiert werden. Die Pe gel/Hubanpassungsschaltung bietet darüberhinaus den weiteren Vorteil, daß hier abhängig von den maximalen und minimalen Pulsweiten des Power Save-Signals ein nach oben und/oder un ten begrenzter Regelbereich für den Lüfter eingestellt werden kann.Although in this case a low pass, a pe gel / stroke adjustment circuit and a linear amplifier for Are used, the overall circuit is required fairly simple and can be easily realized. The pe gel / stroke adjustment circuit also offers the other Advantage that here depends on the maximum and minimum Pulse widths of the power save signal on up and / or un The limited control range for the fan can be set can.
Wird der Lüfter zur Kühlung des Prozessors verwendet, dessen Power Save-Signal zur Steuerung des Lüfters herangezogen ist, hat das den besonderen Vorteil, daß die Kühlung des Prozes sors direkt mit den Leistungsanforderungen an den Prozessor gekoppelt ist.If the fan is used to cool the processor, its Power Save signal is used to control the fan, has the particular advantage that the cooling of the process sors directly with the performance requirements for the processor is coupled.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:The invention will be explained in more detail below with the aid of a drawing explained. In it show:
Fig. 1 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Prinzipschaltung eines mit Kühlung ausgestatteten Prozessorsystems, Fig. 1 is a working according to the inventive method, principle circuit of a vehicle equipped with cooling system processor,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lüftersteuerung in einer konkreten Realisierung, wie sie in der Prinzipschaltung gemäß der Fig. 1 angewendet sein kann, Fig. 2 shows a first embodiment of a fan control in a specific implementation, such as may be used in the principle circuit according to the Fig. 1,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Lüftersteue rung in Prinzipdarstellung, wie sie in der Prinzip schaltung gemäß der Fig. 1 angewendet sein kann, und Fig. 3 shows a second embodiment of a fan control in a schematic representation, as it can be used in the basic circuit according to FIG. 1, and
Fig. 4 eine konkrete Realisierung der in der Fig. 3 ge zeigten Lüftersteuerung. Fig. 4 shows a concrete realization of the fan control shown in Fig. 3 ge.
In der Fig. 1 ist eine Prinzipdarstellung eines Prozessorsy stems mit einer in erfindungsgemäßer Weise gesteuerten Küh lung gezeigt. Die wesentlichen Komponenten sind eine Kontrollogik K, ein Prozessor P, ein Lüfter L und eine Lüfter steuerung LS. Die Kontrollogik K steht in einer wechselsei tigen Beziehung mit dem Prozessor P. Diese wechselseitige Be ziehung ist durch einen Doppelpfeil in der Fig. 1 darge stellt.In Fig. 1, a schematic representation of a processor system is shown with a cooling controlled in a manner according to the invention. The essential components are a control logic K, a processor P, a fan L and a fan control LS. The control logic K is in a mutual relationship with the processor P. This mutual relationship is represented by a double arrow in FIG. 1.
Aufgrund der wechselseitigen Beziehung zwischen der Kontrollogik K und dem Prozessor P ist die Kontrollogik K unter an derem über den Leistungszustand des Prozessors P informiert. Abhängig von dem Leistungszustand des Prozessors P erzeugt die Kontrollogik K ein Power Save-Signal PSS, durch das der Prozessor P in einen Energiesparmodus geschaltet wird. Das Power Save-Signal PSS ist ein pulsweitenmoduliertes Signal, so daß der Prozessor P gegebenenfalls kontinuierlich in ei nen Energiesparzustand geschaltet werden kann. Dies kann bei spielsweise durch Herabsetzen der Prozessortaktfrequenz ge schehen.Because of the mutual relationship between the control logic K and the processor P is the control logic K under on who informed about the performance status of the processor P. Depending on the performance state of the processor P generated the control logic K is a power save signal PSS, through which the Processor P is switched to an energy-saving mode. The Power Save signal PSS is a pulse width modulated signal, so that the processor P continuously in egg if necessary NEN energy saving state can be switched. This can happen with for example, by reducing the processor clock frequency happen.
Der Lüfter L kühlt den Prozessor P. Die Kühlleistung wird ab hängig von der Prozessorleistung eingestellt. Für die Ein stellung der Kühlleistung sorgt die Lüftersteuerung LS. Damit die Lüftersteuerung LS die Kühlleistung des Lüfters L abhän gig von der Prozessorleistung einstellt, wird der Lüfter steuerung LS das von der Kontrollogik K erzeugte Power Save- Signal PSS zugeführt. Abhängig von den Pulsweiten der Impulse des Power Save-Signals PSS stellt die Lüftersteuerung LS die Drehzahl des Lüfters L und damit die Kühlleistung des Lüfters L ein.The fan L cools the processor P. The cooling capacity is reduced depending on the processor performance. For the one The cooling control is provided by the LS fan control. In order to the fan control LS depend on the cooling capacity of the fan L. sets the processor performance, the fan control LS the power save generated by the control logic K Signal PSS fed. Depending on the pulse width of the pulses of the power save signal PSS is set by the fan control LS Fan L speed and thus the cooling capacity of the fan L a.
Die Einstellung der Kühlleistung des Lüfters L kann grund sätzlich auf zwei verschiedene Arten geschehen. Einmal kann dies durch eine pulsweitenmodulierte Lüftersteuerung gesche hen, und einmal durch eine lineare Lüftersteuerung.The setting of the cooling capacity of the fan L can be due additionally done in two different ways. Once can this is done by a pulse width modulated fan control hen, and once through a linear fan control.
In der Fig. 2 ist ein konkretes Beispiel einer Lüftersteue rung LS gezeigt, die nach dem Prinzip einer pulsweitenmodu lierten Lüftersteuerung arbeitet. Benötigt werden im wesent lichen lediglich ein Verstärkertransistor T, der aus den an kommenden Impulsen des Power Save-Signals PSS Leistungsim pulse zum direkten Treiben des Lüfters L macht.In FIG. 2, a specific example is a Lüftersteue tion LS shown, which operates on the principle of a profiled pulsweitenmodu fan control. All that is required is essentially an amplifier transistor T, which turns the incoming pulses of the power save signal PSS into power pulses for directly driving the fan L.
In der Fig. 3 ist in Prinzipdarstellung eine Lüftersteuerung LS gezeigt, die die kontinuierliche Drehzahlregelung des Lüf ters L erlaubt. Gemäß der Fig. 3 besteht die Lüftersteuerung LS eingangsseitig aus einem Tiefpaß TP, dem eine Pe gel/Hubanpassungsschaltung PHAS nachgeschaltet ist. Die Pe gel/Hubanpassungsschaltung PHAS steuert linear einen aus ei nem Transistor T2 gebildeten linearen Verstärker, der die Leistungsansteuerung an den Lüfter L bewerkstelligt.In Fig. 3, a fan control LS is shown in principle, which allows the continuous speed control of the fan L L. According to FIG. 3, the fan control LS on the input side consists of a low-pass filter TP, which is followed by a PE / stroke adjustment circuit PHAS. The level / stroke adjustment circuit PHAS linearly controls a linear amplifier formed from a transistor T2, which accomplishes the power control to the fan L.
Die Pegel/Hubanpassungsschaltung PHAS ist nicht grundsätzlich notwendig, doch hat sie den Vorteil, daß mit ihr eine Pegel- und eine Hubanpassung vorgenommen werden kann. Unter Hubanpassung ist zu verstehen, daß eine maximale Pulswei tenänderung in den Pulsweiten des Power Save-Signals PSS eine vorgegebene Variation der Versorgungsspannung des Lüfters L zur Folge hat. Pegelanpassung heißt, daß beispielsweise von einem TTL-Pegel des Power Save-Signals auf den benötigten Versorgungsspannungspegel des Lüfters L umgeschaltet wird.The level / stroke adjustment circuit PHAS is not fundamental necessary, but it has the advantage that with it a level and a stroke adjustment can be made. Under Stroke adjustment is to be understood that a maximum pulse width change in the pulse widths of the power save signal PSS predetermined variation of the supply voltage of the fan L has the consequence. Level adjustment means that, for example, from a TTL level of the Power Save signal to the required Supply voltage level of the fan L is switched.
In der Fig. 4 ist ein konkretes Realisierungsbeispiel der Lüftersteuerung LS aus der Fig. 3 gezeigt. Die Polarität des Power Save-Signals PSS wurde in diesem Fall so gewählt, daß mit zunehmendem Tastverhältnis der Prozessor P zunehmend in den Energiesparmodus versetzt wird. Gegenüber der Fig. 2 ist hier also eine gegenteilige Polarität gewählt. Die Pegel des Power Save-Signals PSS entsprechen außerdem den an sich be kannten TTL-Pegeln.In FIG. 4, a specific implementation example of the fan control LS from FIG. 3 is shown. In this case, the polarity of the power save signal PSS was chosen such that the processor P is increasingly put into the energy-saving mode as the pulse duty factor increases. In contrast to FIG. 2, the opposite polarity is selected here. The levels of the power save signal PSS also correspond to the known TTL levels.
In der Fig. 4 wird der Tiefpaß TP durch einen Widerstand R1 und einen Kondensator KS gebildet. Die Pegel/Hubanpassungs schaltung PHAS wird durch einen zweiten Widerstand R2 und einen ersten Transistor T1 gebildet. Die lineare Verstärker schaltung wird, wie in der Fig. 3 auch, durch den Transistor T2 gebildet. In FIG. 4, the low-pass filter TP through a resistor R1 and a capacitor CS is formed. The level / stroke adjustment circuit PHAS is formed by a second resistor R2 and a first transistor T1. The linear amplifier circuit is, as in Fig. 3, formed by the transistor T2.
Im konkreten Realisierungsfall sei der Widerstand R1 durch einen Widerstand mit 7,2 kOhm realisiert, der Kondensator KS durch einen Kondensator mit 220 nF. Weiter sei der Widerstand R2 durch einen Widerstand mit 1 kOhm realisiert und der Transistor T1 durch einen Transistor mit der Bezeichnung BC556. Der Transistor T2 sei durch einen Transistor mit der Bezeichnung BD140 realisiert. Die Transistoren T1 und T2 seien außerdem durch pnp-Transistoren realisiert. Der Tran sistor T1 sei ferner über den Widerstand R2 zwischen 5 V und Masse angeordnet und der Transistor T2 über den Lüfter L zwi schen 12 V und Masse.In the specific implementation case, the resistor R1 is through realized a resistor with 7.2 kOhm, the capacitor KS through a capacitor with 220 nF. The resistance is further R2 realized by a resistor with 1 kOhm and the Transistor T1 by a transistor labeled BC556. The transistor T2 is a transistor with the Designation BD140 realized. Transistors T1 and T2 are also realized by pnp transistors. The Tran sistor T1 is also through the resistor R2 between 5 V and Ground arranged and the transistor T2 via the fan L zwi 12 V and ground.
Mit einer solchen Schaltungsanordnung ergibt sich eine Varia tion der Lüfterspannung um ca. 4,3 Volt. Dies entspricht je nach verwendetem Lüfter L einer typischen Drehzahländerung um ca. 1300 Umdrehungen pro Minute. Außerdem sinkt die Strom aufnahme des Lüfters L um ca. 30-50%.With such a circuit arrangement, there is a variety tion of the fan voltage by approx. 4.3 volts. This corresponds to each after the fan L used, a typical speed change approx. 1300 revolutions per minute. In addition, the electricity drops Take up the fan L by approx. 30-50%.
Der Tiefpaß TP integriert dabei das Power Save-Signal PSS, so daß eine Gleichspannung aus dem Power Save-Signal PSS ge bildet wird. Diese Gleichspannung ist proportional dem Tastverhältnis der aktuell anliegenden Impulse des Power Save-Signals PSS. Über die Pegel/Hubanpassungsschaltung PHAS erfolgt dann eine Adaption zwischen der vom Lüfter L benötig ten Versorgungsspannung und dem Pegel des Power Save-Signals PSS. Außerdem kann über diesen Schaltungsteil eingestellt werden, inwieweit die Tastverhältnisvariation des Power Save- Signals PSS Durchgriff auf die Versorgungsspannung des Lüfters L hat.The low-pass filter TP integrates the power save signal PSS, so that a DC voltage from the Power Save signal PSS ge is forming. This DC voltage is proportional to that Duty cycle of the currently applied impulses of the power Save signals PSS. Via the level / stroke adjustment circuit PHAS an adaptation then takes place between that required by fan L. supply voltage and the level of the power save signal PSS. You can also set this circuit part to what extent the duty cycle variation of the power save Signal PSS penetration to the supply voltage of the Fan L has.
In der Fig. 2 stellt der Transistor T insgesamt eine Trei berschaltung TS für den Lüfter L dar. Diese Treiberschaltung TS wird in der Fig. 3 durch den Tiefpaß TP, der Pe gel/Hubanpassungsschaltung PHAS und dem linearen Verstärker T2 gebildet. In der Fig. 4 wird die Treiberschaltung TS durch die Widerstände R1 und R2, dem Kondensator KS und den Transistoren T1 und T2 gebildet. Ferner stellt in den Fig. 2, 3 und 4 die 12-V-Spannung die Versorgungsspannung des Lüf ters L dar.In FIG. 2, the transistor T as a whole represents a driver circuit TS for the fan L. This driver circuit TS is formed in FIG. 3 by the low-pass filter TP, the level adjustment circuit PHAS and the linear amplifier T2. In FIG. 4, the driver circuit TS by the resistors R1 and R2, the capacitor CS and the transistors T1 and T2 is formed. Further, in Figs. 2, 3 and 4, the 12-V power supply voltage of the Lüf ters L represents.
Claims (6)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8130 | Withdrawal | ||
8165 | Unexamined publication of following application revoked |