TW201420891A

TW201420891A - 風扇控制系統、電腦系統及其風扇控制之方法

Info

Publication number: TW201420891A
Application number: TW101143143A
Authority: TW
Inventors: Po-Chuan Chen; Shih-Huai Cho
Original assignee: Wistron Corp
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2014-06-01
Also published as: TWI498484B; US20140139165A1; US10114390B2; CN103821747A; CN103821747B

Abstract

本發明為一種風扇控制系統、電腦系統及其風扇控制之方法。風扇控制系統係用於電腦系統內以控制風扇裝置。風扇控制之方法包括以下步驟：獲得電腦系統內之溫度值；判斷電腦系統之溫度值是否大於或等於預定溫度；若是，則根據溫度值來控制風扇裝置之轉速；若否，則進一步獲得電腦系統內流經發熱電子元件之電流值；判斷電腦系統之電流值是否大於或等於預定電流值；以及若是，則根據電流值來控制風扇裝置之轉速。

Description

風扇控制系統、電腦系統及其風扇控制之方法

本發明係關於一種風扇控制系統、電腦系統及其風扇控制之方法，特別是一種分別根據溫度值或電流值來控制風扇裝置之風扇控制系統、電腦系統及其風扇控制之方法。

隨著科技的進步，現今的電子產品係朝向輕薄短小為目標發展。另一方面，當電子產品運作時，必定會伴隨著熱量產生。若沒有適當的散熱系統，此電子產品會因為溫度上升而損壞。

對於現行的中央處理器而言，通常會依照廠商設定的散熱設計功率(Thermal Design Power，TDP)來作為散熱風扇控制之依據。但以現今的動態超頻的機制來說，雖然動態超頻可以有效的提升中央處理器的效能，但是也會因為中央處理器瞬間提升的功率超出散熱設計功率而導致過熱。但先前技術中的風扇系統在此情況下可能沒有辦法立即有效地壓制熱能，因此中央處理器會自動啟動降頻的機制而防止中央處理器燒毀。如此一來，反而沒有辦法達到超頻的目的。

因此在先前技術中通常是利用提高待機時的風扇轉速或是更換散熱性能更佳的散熱風扇，來讓中央處理器能更快速地降溫。但如此一來就要耗費掉額外的製造成本。

因此，有必要發明一種新的風扇控制系統、電腦系統及其風扇控制之方法，以解決先前技術的缺失。

本發明之主要目的係在提供一種風扇控制系統，具有分別根據溫度值或電流值來控制風扇裝置之效果。

本發明之另一主要目的係在提供一種用於上述風扇控制系統之風扇控制之方法。

本發明之又一主要目的係在提供一種具有上述風扇控制系統之電腦系統。

為達成上述之目的，本發明之風扇控制之方法包括以下步驟：獲得電腦系統之溫度值；判斷電腦系統之溫度值是否大於或等於預定溫度；若是，則根據溫度值來控制風扇裝置之轉速；若否，則進一步獲得電腦系統內流經發熱電子元件之電流值；判斷電腦系統之電流值是否大於或等於預定電流值；以及若是，則根據電流值的變化以改變風扇裝置之轉速。

本發明之風扇控制系統用於具有發熱電子元件之電腦系統內以控制風扇裝置。風扇控制系統包括溫度感測模組、電流偵測模組及管理模組。第一判斷模組、第二判斷模組及風扇控制單元。溫度感測模組用以偵測電腦系統內之溫度值。電流偵測模組用以偵測電腦系統內流經發熱電子元件之電流值。管理模組係與溫度感測模組、電流偵測模組及風扇裝置電性連接。其中當管理模組判斷電腦系統之溫度值小於預定溫度時，進一步判斷電流值是否大於或等於預定電流值，若是，則根據電流值的變化以改變風扇裝置之轉速。

本發明之電腦系統包括發熱電子元件、風扇裝置及風扇控制系統。風扇裝置用以對發熱電子元件進行散熱。風扇控制系統用以控制風扇裝置。風扇控制系統包括溫度感測模組、電流偵測模組及管理模組。溫度感測模組用以偵測電腦系統內之溫度值。電流偵測模組用以偵測流經發熱電子元件之電流值。管理模組係與溫度感測模組、電流偵測模組及風扇裝置電性連接。管理模組包括第一判斷模組、第二判斷模組及風扇控制單元。第一判斷模組係與溫度感測模組電性連接，以接收溫度感測模組測量之溫度值並判斷溫度值是否大於或等於預定溫度值。第二判斷模組係與電流偵測模組電性連接，以接收電流偵測模組測量之電流值，並判斷電流值是否大於或等於預定電流值。風扇控制單元係與風扇裝置、第一判斷模組及第二判斷模組電性連接，用以控制風扇裝置之轉動。其中當第一判斷模組判斷發熱電子元件之溫度值大於或等於預定溫度時，第一判斷模組係產生第一控制訊號至風扇控制單元，以根據溫度值來控制風扇裝置之轉速；當發熱電子元件之溫度值小於預定溫度時，第二判斷模組係進一步判斷電流值是否大於或等於預定電流值，若是，則產生第二控制訊號至風扇控制單元，以根據電流值的變化以改變風扇裝置之轉速。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請先參考圖1係本發明之風扇控制系統之系統架構圖。

本發明之風扇控制系統10係用於一電腦系統1內，以控制電腦系統1內之風扇裝置11的轉動，使得風扇裝置11可讓電腦系統1及其內部的發熱電子元件降溫。此電腦系統1可為一筆記型電腦或是一桌上型電腦，或者可為其他有散熱需求之電腦系統，但本發明並不限於此。風扇裝置11可為扇葉式風扇或是壓電式風扇，以根據風扇控制系統10之控制而作動，進而產生風流。由於扇葉式風扇或是壓電式風扇的作用原理已經被本發明所屬技術領域者所廣泛應用，故在此不再贅述。

風扇控制系統10包括溫度感測模組20、電流偵測模組30及管理模組10a，管理模組10a則包括第一判斷模組40、第二判斷模組50及風扇控制單元60。在本發明之較佳實施方式中，溫度感測模組20及電流偵測模組30係用以感測中央處理器1a之溫度值及電流值，但本發明並不限於此，溫度感測模組20及電流偵測模組30亦可用來測量電腦系統1內部其他元件的溫度值及電流值，使得風扇控制系統10可以針對電腦系統1內部其他元件進行散熱。因此在本發明之較佳實施方式中，溫度感測模組20可為設置於中央處理器1a內部之二極體，用以直接測量中央處理器1a之溫度值，並將此溫度值轉換為數位訊號傳輸到管理模組10a之第一判斷模組40。溫度感測模組20亦可用於量測會對中央處理器1a造成影響的環境溫度，本發明並不限制溫度感測模組20使用的環境。同樣地，電流偵測模組30係量測中央處理器1a所流通的電流值，以將電流值傳輸到管理模組10a之第二判斷模組50。

管理模組10a包括第一判斷模組40、第二判斷模組50及風扇控制單元60。管理模組10a可為一單一晶片，因此可以將第一判斷模組40、第二判斷模組50及風扇控制單元60藉由硬體，或是韌體搭配硬體的方式以架構於相同晶片內，例如架構於基板管理控制器(Baseboard Management Controller，BMC)之內，但本發明並不限於此，第一判斷模組40、第二判斷模組50及風扇控制單元60亦可架構於不同之晶片內，彼此之間再藉由電性相連。

第一判斷模組40係與溫度感測模組20電性連接，用以根據溫度感測模組20偵測得到的溫度值之大小以決定是否要產生第一控制訊號到風扇控制單元60來控制風扇裝置11的轉動。第一判斷模組40可為一種比例-積分-微分(PID)控制模組，但本發明並不限於此控制方式。因此當中央處理器1a的溫度值大於或等於預定溫度值時，第一判斷模組40係經由風扇控制單元60來控制風扇裝置11轉動。此預定溫度係依照不同的中央處理器1a之散熱設計功率(Thermal Design Power，TDP)而設定，但本發明並不限於此。

第二判斷模組50係與電流偵測模組30電性連接，以接收電流偵測模組30量測得到之電流值。而當中央處理器1a的溫度值沒有大於或等於預定溫度值時，第二判斷模組 50才會根據電流值之大小判斷是否大於或等於預定電流值，藉此來決定是否要產生第二控制訊號到風扇控制單元60來控制風扇裝置11的轉動。風扇控制單元60係連接至風扇裝置11，當風扇控制單元60接收第一控制訊號或第二控制訊號時，可利用脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)訊號來控制風扇裝置11的轉動以及其轉動之轉速。

接著請參考圖2係本發明之電流偵測模組之其中一實施例之電路架構圖。

在本發明之其中一實施例中，電流偵測模組30包括電壓調節模組(Voltage Regulator Module，VRM)31、感測電阻32、放大器33、電壓隨偶器34及類比數位轉換器35。電壓調節模組31係電性連接中央處理器1a，以根據中央處理器1a所需要的功率來調整供應合適的電源訊號給中央處理器1a。感測電阻32係電性連接電源輸入端V及電壓調節模組31，以自電源輸入端V接收電源訊號，例如12伏特之電源訊號，再傳輸至電壓調節模組31之輸入端。電壓調節模組31再轉換調整電源訊號來給予中央處理器1a使用。因此當中央處理器1a所需要的電源訊號的電流值改變時，流經感測電阻32的電流值也會改變，使得感測電阻32兩端的電壓差也同時會改變。如此一來，感測電阻32即可產生電壓差訊號。放大器33係與感測電阻32電性連接，用以放大感測電阻32產生之電壓差訊號至所需的倍數。電壓隨偶器34係與放大器33電性連接，作為隔離及緩衝訊號之用。因此當電壓差訊號傳輸經過電壓隨偶器34 時，可以藉此避免外界之干擾訊號。類比數位轉換器35係與電壓隨偶器34電性連接，以接收電壓差訊號，並用以將類比的電壓差訊號轉換為數位的電壓差訊號，最後再傳輸到第二判斷模組50。如此一來，第二判斷模組50即可由電壓差訊號推估得知中央處理器1a之電流值。

需注意的是，圖2所示之電流偵測模組之電路架構圖僅為舉例說明，本發明並不限定僅能利用上述的電路才能達成電流值偵測的目的，且上述各模組之運作方式已經被本發明所屬技術領域中具通常知識者所廣泛應用，故在此不再贅述其原理。

接著請參考圖3係本發明之風扇控制之方法之實施方式之步驟流程圖。此處需注意的是，以下雖以電腦系統1內部之風扇控制系統10為例說明本發明之風扇控制之方法，但本發明之風扇控制之方法並不以使用在風扇控制系統10為限。

首先進行步驟300：設定一預定溫度值及一預定電流值。

首先第一判斷模組40係先設定要使風扇裝置11運轉之預定溫度值。此預定溫度值係依照不同的中央處理器1a之散熱設計功率(Thermal Design Power，TDP)而有所不同，例如設定為中央處理器1a之臨界溫度值的正負5度，但本發明並不限於此。另外，第二判斷模組50亦設定要使風扇裝置11運轉之預定電流值，例如可以設定當中央處理器1a有電流流通即控制風扇裝置11運轉，或是設定中央處理器1a要執行超頻時所需的電流值才是預定電流值，但本發明並不以此為限。

其次進行步驟301：獲得該電腦系統內之一溫度值。

其次溫度感測模組20偵測電腦系統1內部中央處理器1a之溫度值，以讓第一判斷模組40確認中央處理器1a是否需要降溫。

接著步驟302：判斷該電腦系統之該溫度值是否大於或等於一預定溫度值。

接著第一判斷模組40判斷中央處理器1a之溫度值是否有大於或等於預定溫度值。此預定溫度可為會導致中央處理器1a故障之臨界溫度，但本發明並不限於此。

若中央處理器1a之溫度已經大於或等於了預定溫度值，則進行步驟303：根據該溫度值來控制該風扇裝置之轉速。

此時為了避免中央處理器1a因溫度過高而損壞，第一判斷模組40係根據中央處理器1a的溫度值來發出第一控制訊號至風扇控制單元60，以控制風扇裝置11之扇葉開始運轉，而讓中央處理器1a降溫。此時第一判斷模組40可以利用PID控制之方式，以隨著中央處理器1a之溫度值動態調整風扇裝置11之轉速。並且當中央處理器1a之溫度值上升時，第一判斷模組40也會控制風扇控制單元60來增加風扇裝置11之轉速，以有效地降低中央處理器1a之溫度。

若沒有，則代表中央處理器1a之溫度尚未達到臨界溫度，仍在安全的範圍內。此時則進行步驟304：進一步獲得該電腦系統內流經發熱電子元件之一電流值。

此時電流偵測模組30係偵測得到中央處理器1a所流經的電流值。

再進行步驟305：判斷該電腦系統之該電流值是否大於或等於一預定電流值。

當電流偵測模組30測得中央處理器1a之電流值後，第二判斷模組50係判斷中央處理器1a之電流值是否大於或等於預定電流值，以確認中央處理器1a是否開始消耗功率。

當中央處理器1a之電流值小於預定電流值時，係代表中央處理器1a並無功率消耗或是功率之消耗很少，因此即回到步驟301以重新偵測中央處理器1a之溫度。

另一方面，當中央處理器1a之電流值已經大於或等於預定電流值時，係進行步驟306：根據該電流值的變化以改變該風扇裝置之轉速。

在此情況下，中央處理器1a已經開始運作或是已經執行超頻之程序而有功率消耗，因此第二判斷模組50係產生第二控制訊號，以經由風扇控制單元60使得風扇裝置11開始轉動。並且第二判斷模組50係隨著中央處理器1a之電流值之的變化而控制風扇控制單元60以調整風扇裝置11之轉速，例如根據中央處理器1a之電流值之增加而增加風扇裝置11之轉速。如此一來，本發明之風扇控制系統10可以隨時對中央處理器1a進行降溫，以有效快速地提升風扇裝置11的散熱能力，來壓制中央處理器1a因為超頻而帶來的額外熱能。

而最後亦回到步驟301以重新偵測中央處理器1a之溫度。

此處需注意的是，本發明之風扇控制之方法並不以上述之步驟次序為限，只要能達成本發明之目的，上述之步驟次序亦可加以改變。

因此本發明之風扇控制系統10係先判斷中央處理器1a之溫度值，再判斷中央處理器1a之電流值，利用優先判斷溫度的方式以有效地讓中央處理器1a降溫，而不需同時考量溫度值與電流值。並且本發明之風扇控制系統10會隨著中央處理器1a之功率而調整風扇裝置11之轉速，不會影響到中央處理器1a超頻時之效能。

綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，懇請貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1‧‧‧電腦系統

1a‧‧‧中央處理器

10‧‧‧風扇控制系統

10a‧‧‧管理模組

11‧‧‧風扇裝置

20‧‧‧溫度感測模組

30‧‧‧電流偵測模組

31‧‧‧電壓調節模組

32‧‧‧感測電阻

33‧‧‧放大器

34‧‧‧電壓隨偶器

35‧‧‧類比數位轉換器

40‧‧‧第一判斷模組

50‧‧‧第二判斷模組

60‧‧‧風扇控制單元

V‧‧‧電源輸入端

圖1係本發明之風扇控制系統之系統架構圖。

圖2係本發明之電流偵測模組之其中一實施例之電路架構圖。

圖3係本發明之風扇控制之方法之實施方式之步驟流程圖。

Claims

一種風扇控制之方法，係用於具有一發熱電子元件之一電腦系統內以控制一風扇裝置，該方法包括以下步驟：獲得該電腦系統內之一溫度值；判斷該電腦系統之該溫度值是否大於或等於一預定溫度值；若是，則根據該溫度值來控制該風扇裝置之轉速；若否，則進一步獲得該電腦系統內流經該發熱電子元件之一電流值；判斷該電腦系統之該電流值是否大於或等於一預定電流值；以及若是，則根據該電流值的變化以改變該風扇裝置之轉速。
如申請專利範圍第1項所述之風扇控制之方法，其中該發熱電子元件係為一中央處理器，獲得該電腦系統內流經該發熱電子元件之該電流值之步驟包括：獲得該中央處理器之電流值。
如申請專利範圍第2項所述之風扇控制之方法，更包括以下步驟：當該電流值大於或等於該預定電流值時，根據該電流值之增加而提升該風扇裝置之轉速。
如申請專利範圍第1項所述之風扇控制之方法，其中該發熱電子元件係為一中央處理器，獲得該電腦系統內之該溫度值之步驟包括：獲得該中央處理器之溫度值。
如申請專利範圍第4項所述之風扇控制之方法，更包括以下步驟：當該溫度值大於或等於該預定溫度時，係根據該溫度值之增加而提升該風扇裝置之轉速。
一種風扇控制系統，用於具有一發熱電子元件之一電腦系統內以控制一風扇裝置，該風扇控制系統包括：一溫度感測模組，用以偵測該電腦系統內之一溫度值；一電流偵測模組，用以偵測該電腦系統內流經該發熱電子元件之一電流值；以及一管理模組，係與該溫度感測模組、該電流偵測模組及該風扇裝置電性連接；其中當該管理模組判斷該電腦系統之該溫度值小於該預定溫度時，進一步判斷該電流值是否大於或等於該預定電流值，若是，則根據該電流值的變化以改變該風扇裝置之轉速。
如申請專利範圍第6項所述之風扇控制系統，其中該管理模組包括：一第一判斷模組，係與該溫度感測模組電性連接，以接收該溫度感測模組測量之該溫度值，並判斷該溫度值是否大於或等於該預定溫度值；一第二判斷模組，係與該電流偵測模組電性連接，以接收該電流偵測模組測量之該電流值，並判斷該電流值是否大於或等於該預定電流值；以及一風扇控制單元，係與該風扇裝置、該第一判斷模組及該第二判斷模組電性連接，用以控制該風扇裝置之轉動；其中當該第一判斷模組判斷該電腦系統之該溫度值大於或等於該預定溫度時，該第一判斷模組係產生一第一控制訊號至該風扇控制單元，以根據該溫度值來控制該風扇裝置之轉速；當該第一判斷模組判斷該電腦系統之該溫度值小於該預定溫度時，該第二判斷模組係進一步判斷該電流值是否大於或等於該預定電流值，若是，則產生一第二控制訊號至該風扇控制單元，以根據該電流值的變化以改變該風扇裝置之轉速。
如申請專利範圍第7項所述之風扇控制系統，其中該發熱電子元件係為一中央處理器，該電流偵測模組係用以獲得該中央處理器之電流值。
如申請專利範圍第8項所述之風扇控制系統，其中該電流偵測模組包括：一感測電阻，係電性連接一電源輸入端，以自該電源輸入端接收一電源訊號；一電壓調節模組，係電性連接該感測電阻及該中央處理器，其中該電源訊號係經由該感測電阻以傳輸至該電壓調節模組，該電壓調節模組藉此提供該中央處理器所需之電源訊號，同時使得該感測電阻之兩端可根據該中央處理器所需之該電流值以得到一電壓差訊號；一放大器，係電性連接該感測電阻，以放大該電壓差訊號；一電壓隨偶器，係電性連接該放大器，以接收該電壓差訊號，並隔離外界之干擾訊號；以及一類比數位轉換器，係電性連接該電壓隨偶器，以將該電壓差訊號轉換為一數位電壓差訊號，並傳輸至該第二判斷模組，使該第二判斷模組得知該電流值。
如申請專利範圍第8或9項所述之風扇控制系統，其中當該中央處理器之該電流值大於或等於該預定電流值時，該第二判斷模組係根據該電流值之增加而提升該風扇裝置之轉速。
如申請專利範圍第7項所述之風扇控制系統，其中該發熱電子元件係為一中央處理器，該溫度感測模組係用以獲得該中央處理器之溫度值。
如申請專利範圍第11項所述之風扇控制系統，其中當該中央處理器之該溫度值大於或等於該預定溫度值時，該第一判斷模組係根據該溫度值之增加而提升該風扇裝置之轉速。
如申請專利範圍第11或12項所述之風扇控制系統，其中該第一判斷模組係為一比例-積分-微分控制模組。
一種電腦系統，包括：一發熱電子元件；一風扇裝置，用以對該發熱電子元件進行散熱；以及一風扇控制系統，用以控制該風扇裝置，該風扇控制系統包括：一溫度感測模組，用以偵測該電腦系統內之一溫度值；一電流偵測模組，用以偵測流經該發熱電子元件之一電流值；以及一管理模組，係與該溫度感測模組、該電流偵測模組及該風扇裝置電性連接，該管理模組包括：一第一判斷模組，係與該溫度感測模組電性連接，以接收該溫度感測模組測量之該溫度值，並判斷該溫度值是否大於或等於該預定溫度值；一第二判斷模組，係與該電流偵測模組電性連接，以接收該電流偵測模組測量之該電流值，並判斷該電流值是否大於或等於該預定電流值；以及一風扇控制單元，係與該風扇裝置、該第一判斷模組及該第二判斷模組電性連接，用以控制該風扇裝置之轉動；其中當該第一判斷模組判斷該發熱電子元件之該溫度值大於或等於該預定溫度時，該第一判斷模組係產生一第一控制訊號至該風扇控制單元，以根據該溫度值來控制該風扇裝置之轉速；當該發熱電子元件之該溫度值小於該預定溫度時，該第二判斷模組係進一步判斷該電流值是否大於或等於該預定電流值，若是，則產生一第二控制訊號至該風扇控制單元，以根據該電流值的變化以改變該風扇裝置之轉速。
如申請專利範圍第14項所述之電腦系統，其中該發熱電子元件係為一中央處理器。
如申請專利範圍第15項所述之電腦系統，其中該電流偵測模組包括：一感測電阻，係電性連接一電源輸入端，以自該電源輸入端接收一電源訊號；一電壓調節模組，係電性連接該感測電阻及該中央處理器，其中該電源訊號係經由該感測電阻以傳輸至該電壓調節模組，該電壓調節模組藉此提供該中央處理器所需之電源訊號，同時使得該感測電阻之兩端可根據該中央處理器所需之該電流值以得到一電壓差訊號；一放大器，係電性連接該感測電阻，以放大該電壓差訊號；一電壓隨偶器，係電性連接該放大器，以接收該電壓差訊號，並隔離外界之干擾訊號；以及一類比數位轉換器，係電性連接該電壓隨偶器，以將該電壓差訊號轉換為一數位電壓差訊號，並傳輸至該第二判斷模組，使該第二判斷模組得知該電流值。
如申請專利範圍第16項所述之電腦系統，其中當該中央處理器之該電流值大於或等於該預定電流值時，該第二判斷模組係根據該電流值之增加而提升該風扇裝置之轉速。
如申請專利範圍第15項所述之電腦系統，其中當該中央處理器之該溫度值大於或等於該預定溫度值時，該第一判斷模組係根據該溫度值之增加而提升該風扇裝置之轉速。