JP2007328761A - 電子コンポーネントのための温度制御方法及び温度制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】不必要なファンの騒音、過度の熱、および電力消費を回避するために、電子コンポーネントのためのより精密な温度制御方法及びシステムを提供すること。
【解決手段】電子コンポーネントのための温度制御方法及びシステムを提供し、その方法及びシステムには複数の温度センサが電子コンポーネントの各領域に配置される。温度制御方法は、複数の感知温度値を獲得するステップと、各領域に設定された温度制御閾値と温度制御動作の関係を記録している温度制御テーブルを検索するステップと、温度制御テーブルを頼りに温度制御閾値よりも大きな感知温度値に対応する温度制御動作を選択するステップと、温度制御動作を開始して、感知温度値を温度制御閾値以下にするステップとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度制御方法及びシステム、特に電子コンポーネントの温度制御方法及び温度制御システムに関する。

近年、集積回路の設計及び製造技術の更なる向上に伴い、コンピュータコンポーネントのチップの動作速度及び処理性能は益々進歩している。しかしながら、一般的に言って、電子チップの動作速度が速ければ速い程、処理性能は高く、電子チップはより多くの熱を発生する。しかしながら、高温度の動作環境は、電子チップの耐用年数に影響を及ぼす重要な要因である。従って、良好な放熱環境を効果的に提供する方法は、コンピュータシステムの設計における重要課題である。

コンピュータメインボードは、プリント回路基板と様々な回路特性の電子部品との組み合わせの製品である。時々、製造プロセスにおけるエラーが回路における電流の不平衡を引き起こすことがあり、従って、更に結果として電子部品又はコンピュータメインボードの部分的な領域において高温度になる。しかしながら、現在は、例えば放熱ファンといった一般的に使用される冷却機構のほとんどが、実際の温度に従ってファンの回転速度を調節することができない。いくつかの設計では実際の環境に従ってファンの回転速度を調節することができるが、回路の不平衡電流によって温度が上昇するという問題は解決できず、最終的にチップセット及びプロセッサなどの電子部品の焼損という結果になる。

また、コンピュータの動作速度が徐々に進歩するにつれて、ファンの回転速度を向上して電子チップの動作環境の温度を維持することが必要である。しかしながら、インターネットの閲覧及び文書処理などの多くの場合において、コンピュータシステムは全速力の動作モードで動作する必要はない。従って、コンピュータユーザのほとんどは常に不必要なファンの騒音、過度の熱、及び電力消費に悩まされる。

更に、動作中の電子コンポーネントが発熱した時、部分的な領域のみが高温度になるか、周辺領域におけるいくつかの要素が比較的高温度になる。もし一つの放熱板のみを使用して全電子コンポーネントからの熱を放散するなら、効率性及びエネルギー消費の点で非経済的である。

従って、電子コンポーネントの各領域において実際に感知（検知）温度に従って温度及び冷却を制御し、それによって不必要なファンの騒音、過度の熱、および電力消費を回避するために、電子コンポーネントのためのより精密な温度制御方法及びシステムを提供することが本研究者たちの解決すべき課題である。

上記の問題に鑑み、本発明の主な目的は、電子コンポーネントの各領域において実際に感知温度に従って温度及び冷却を制御し、それによって安全に動作する範囲内で電子コンポーネントの温度を制御するために、電子コンポーネントのための温度制御方法を提供することである。

従って、上記の目的を達成するために、本発明は、電子コンポーネントの各領域に複数の温度センサを配置した、電子コンポーネントのための温度制御方法及びシステムを提供する。温度制御方法は、各領域で複数の感知温度値を獲得するステップと、各領域に設定された温度制御閾値と温度制御動作（例えば、第１のファン制御、第２のファン制御、中央演算処理装置（ＣＰＵ）の動作性能制御、第３のファン制御、第４のファン制御、及び電源の出力電流平衡制御）の関係を記録している温度制御テーブルを検索するステップと、その後、温度制御テーブルを頼りに温度制御閾値よりも大きな感知温度値に対応する温度制御動作を選択するステップと、温度制御動作を開始して、感知温度値を各領域に設定された温度制御閾値以下にするステップから成る。

従って、本発明は、コンピュータメインボードの電子コンポーネントの各領域の実際、感知温度に従って、温度閾値を超過した温度を有する領域の温度制御動作を即座に実行するための温度制御方法を提供する。温度制御方法は、電子コンポーネントの温度を安全な動作の範囲内に制御するために、温度制御テーブルを検索することで関連する制御情報を獲得し、対応する温度制御動作を実行する。

また、上記の目的を達成するために、本発明によって提供された電子コンポーネントのための温度制御方法は、電子コンポーネントの各領域に配置された複数の温度センサから成り、且つ以下のステップから成る。まず、各領域の複数の感知温度値を獲得する。各領域の感知温度値の一つが温度制御閾値よりも大きい場合、一次温度制御動作（第１のファン制御、第２のファン制御、第３のファン制御、及び第４のファン制御）を開始する。隣接する領域の感知温度値が異なる場合、二次温度制御動作（例えば、電源の出力電流平衡制御）を開始する。そして、各領域の感知温度値の一つが未だに温度制御閾値よりも大きい場合、三次温度制御動作（例えば、ＣＰＵの動作性能制御）を開始して、感知温度値を温度制御閾値以下にする。

更に、上記の目的を達成するために、本発明によって提供された電子コンポーネントのための温度制御システムは、電子コンポーネントの感知温度値を獲得するための、電子コンポーネントの各領域に配置された複数の温度センサと、各領域に設定された温度制御閾値と温度制御動作の関係を記録している、温度制御テーブルと、温度制御テーブルに依存して温度制御閾値よりも大きな感知温度値に対応する温度制御動作を選択する、温度分析モジュールと、選択された温度制御動作を開始して、感知温度値を温度制御閾値以下にする、温度制御処理モジュールから成る。

更に、上記の目的を達成するために、本発明によって提供された電子コンポーネントのための温度制御システムは、電子コンポーネントの感知温度値を獲得するための、電子コンポーネントの各領域に配置された複数の温度センサと、感知温度値を獲得して分析結果を生成するために分析するための、温度分析モジュール、分析結果が各領域の感知温度値の一つが温度制御閾値よりも大きいことを示す場合、一次温度制御動作を開始する、第１の温度制御処理モジュール、隣接する領域の感知温度値が異なる場合、二次温度制御動作を開始する、第２の温度制御処理モジュール、及び、分析結果が各領域の感知温度値の一つが未だに温度制御閾値よりも大きいことを示す場合、三次温度制御動作を開始する、第３の温度制御処理モジュールから成る。

電子コンポーネントのための温度制御の本方法及び本システムによって、電子コンポーネントの温度を安全な動作の範囲内に確実に維持するために、様々な冷却機構を電子コンポーネントの実際の動作温度に従う温度制御のために好適に使用することができる。その他の態様において、冷却機構（例えば、放熱ファン）は全速力の動作モードで稼動せず、従って不必要なファンの騒音を回避する。

本発明の利用可能性の更なる範囲は、以下に与えられる詳細な記述から明らかとなる。しかしながら、本発明の精神及び範囲内での様々な変更及び変形は、本詳細な記述から当業者に明らかとなるので、詳細な記述及び具体例は、本発明の好適な実施形態を示す一方で、専ら例示として与えられているに過ぎないことは理解されるべきである。

専ら例示として以下に与えられているに過ぎず、従って本発明を制限するものではない詳細な記述から、本発明はより完全に明らかとなる。

本発明の第１の実施形態に従う温度制御方法のステップのフローチャートの図１を参照する。複数の温度センサは、コンピュータメインボードの電子コンポーネント（例えば、チップセット、電力トランジスタ、ＣＰＵ、図形処理装置、又はメモリ）の各領域に配置される。温度制御方法は、まず各領域の複数の感知温度値を温度センサ１０（図２に示す）によって獲得するが（ステップ１００）、感知温度値は所定の時間周期（例えば、５秒又は２０秒）でサンプリングすることによって得られる。その後、感知温度値のための温度制御テーブルを検索すし、温度制御テーブルには各領域に設定された温度制御閾値と温度制御動作の関係が記録されており（ステップ１０１）、温度制御テーブルはコンピュータシステムの記憶装置に予め設定、又は基本入出力システム（ＢＩＯＳ）のデータに記憶される。

その後、温度制御テーブルに依存して、各領域に設定された温度制御閾値よりも大きな感知温度値に対応する温度制御動作が選択される（ステップ１０２）。従って、温度制御動作は蓄積型のものか単一型のものであり、第１のファン制御、第２のファン制御、ＣＰＵの動作性能制御、第３のファン制御、第４のファン制御、及び電源の出力電流平衡制御から成る。上記の第１乃至第４のファンは、熱発生領域からの熱を放散するために電子コンポーネントの各領域に配置され、配置されたファンの数は上記の記述に制限されない。最終的に、選択された温度制御動作が開始され、感知温度値を各領域に設定された温度制御閾値以下にする（ステップ１０３）。

更に、本発明の第１の実施形態は、コンピュータアプリケーションプログラムに組み込まれる。ユーザは、アイコン又はその他の類似の選択インターフェイスを通して手動又は自動で各領域の温度閾値を設定できる。

本発明の第１の実施形態に従うシステムのブロック図の図２を参照する。システムは温度センサ１０、温度制御テーブル２０、温度分析モジュール３０、及び温度制御処理モジュール４０から成る。

温度センサ１０は、コンピュータメインボードの電子コンポーネントの各領域の実際に感知温度値を獲得するために、コンピュータメインボードの電子コンポーネントの各領域に配置され、電子コンポーネントは、チップセット（例えば、サウスブリッジ又はノースブリッジ）、電力トランジスタ、ＣＰＵ、図形処理装置、及びメモリ（例えば本実施形態におけるＣＰＵ５０）から成る。実際には、温度センサ１０は、熱結合センサ、熱抵抗器、又は赤外線センサであり得る。更に、例示の都合上、９つの温度センサ１０が図２及び図４に示されているが、それは温度センサ１０の数を制限することを意図するものではない。

温度制御テーブル２０は各領域に設定された温度制御閾値と温度制御動作の関係を記録する。温度制御テーブル２０は、コンピュータシステムの記憶装置に予め設定、又はＢＩＯＳのデータに記憶されており、それを以下の表に示す。

５つの温度閾値が例示のために上記のテーブルに記載されており、温度制御動作は全部で３２種類有する。例えば、動作１は第１のファン制御であり、動作２は電流平衡制御であり、動作３は動作性能制御であり、動作４は第１のファン制御及び電流平衡制御であり、動作５は第２のファン制御であり、動作６は第３のファン制御であり、動作７は第２のファン制御及び電流平衡制御…、などである。従って、感知温度値が第１の温度閾値、第３の温度閾値、及び第５の温度閾値を超過する場合、動作１の温度制御動作を開始する。感知温度値が第１の温度閾値及び第２の温度閾値を超過する場合、動作２の温度制御動作を開始する・・・、などである。

温度分析モジュール３０は、温度センサ１０及び温度制御テーブル２０それぞれに接続されており、温度制御テーブル２０に依存して各領域に設定された温度制御閾値よりも大きな感知温度値に対応する温度制御動作を選択し、関連する温度制御動作を処理して実行するための温度制御処理モジュール４０に選択された温度制御動作を出力するために使用される。

温度制御処理モジュール４０は、温度分析モジュール３０に接続されており、感知温度値を温度制御閾値以下にするように、温度分析モジュール３０によって選択された温度制御動作を開始するために使用される。温度制御動作は第１のファン４１制御、第２のファン４２制御、ＣＰＵの動作性能制御（スロットリングレジスタ５１によって達成される）、第３のファン４３制御、第４のファン４４制御、及び電源の出力電流平衡制御（電流平衡コントローラ４６によって達成される）から成る。ＣＰＵの上記の動作性能制御は全速力の性能の割合、例えば、全速力の動作の１００％、９０％、８５％、７５％、６５％。５０％、４５％、又は３５％で表現される。

コンピュータメインボードの中核モジュールであるＣＰＵ５０は、温度センサ１０及びスロットリングレジスタ５１に接続され、様々なモジュール同士間の信号を処理するために使用される。

スロットリングレジスタ５１は、ＣＰＵ５０の動作性能を制御するため、ＣＰＵ５０、図形処理装置６０、温度制御テーブル２０、及び温度制御処理モジュール４０に夫々接続されている。

また、第１のファン４１、第２のファン４２、第３のファン４３、及び第４のファン４４のためのファン制御回路は、実際はパルス幅変調（ＰＷＭ）回路又は電圧制御回路によって実現できる。ファンの動作は多段階回転速度制御又は無段階回転速度制御であり得る。

本発明の第２の実施形態に従う温度制御方法のステップのフローチャートの図３を参照する。複数の温度センサはコンピュータメインボードの電子コンポーネント（例えば、チップセット、電力トランジスタ、ＣＰＵ，図形処理装置、メモリ等）の各領域に配置される。温度制御方法は、まず各領域の複数の感知温度値を温度センサ１０（図４に示す）によって獲得するが（ステップ２００）、感知温度値は所定の時間周期（例えば、５秒又は２０秒）でサンプリングすることによって得られる。そして、感知温度値と温度制御閾値の関係が分析され、各領域の感知温度値の一つが温度制御閾値よりも大きい場合、一次温度制御動作を開始するが（ステップ２０１）、一次温度制御動作はチップセットのファン制御、ＣＰＵのファン制御、図形処理装置のファン制御、及びメインフレームのファン制御から成る。

その後、感知温度値と温度制御閾値の関係が分析される。隣接する領域から得られた感知温度値が異なる場合、二次温度制御動作を開始するが（ステップ２０２）、二次温度制御動作は、電源のための出力電流平衡制御（電流平衡コントローラ４６によって達成される）である。

最後に、感知温度値と温度制御閾値の関係が再度分析される。各領域の感知温度値の一つが未だに温度制御閾値よりも大きい場合、三次温度制御動作を開始して、感知温度値を温度制御閾値以下にするが（ステップ２０３）、三次温度制御動作はＣＰＵに対する動作性能制御及び図形処理装置に対する動作性能制御から成る。

本発明の第２の実施形態に従うシステムのブロック図の図４を参照する。第１の実施形態と異なり、温度制御テーブル２０は第２の実施形態では省略される。温度センサ１０、温度分析モジュール３０、第１の温度制御処理モジュール４０ａ、第２の温度制御処理モジュール４０ｂ、及び第３の温度制御処理モジュール４０ｃを含むモジュールの一部は第１の実施形態のものと同じであり、詳細はここで再度図示されない。

温度分析モジュール３０は、温度センサ１０によって感知された隣接する領域の温度値間の関係及び各領域の温度閾値と感知温度値の関係を分析するために、温度センサ１０に接続されている。そして、分析結果が生成されて対応する温度制御処理モジュールに出力されるが、温度閾値は、ユーザに設定又は予め設定される方式で、コンピュータシステムの記憶装置に記憶、又はＢＩＯＳのデータに記憶されている。

第１の温度制御処理モジュール４０ａは温度分析モジュール３０に接続されている。分析結果が各領域の感知温度値の一つが温度制御閾値よりも大きいことを示す場合、一次温度制御動作が開始されるが、一次温度制御動作は第１のファン制御、第２のファン制御、第３のファン制御、及び第４のファン制御から成る。

第２の温度制御処理モジュール４０ｂは温度分析モジュール３０に接続されている。分析結果が隣接する領域の感知温度値が異なることを示す場合、二次温度制御動作を開始するが、二次温度制御動作は電源のための出力電流平衡制御（電流平衡コントローラ４６によって達成される）である。

第３の温度制御処理モジュール４０ｃは温度分析モジュール３０に接続されている。分析結果は各領域の感知温度値の一つが未だに温度制御閾値よりも大きいことを示す場合、三次温度制御動作を開始し、三次温度制御動作はＣＰＵのための動作性能制御である。

電子コンポーネントのための温度制御方法及びシステムの使用によって、コンピュータメインボードにおける様々な冷却機構が、現在の実際の動作温度に従ってコンピュータメインボードの電子コンポーネントに良好な温度制御を実施し、それによって電子コンポーネントの温度を確実に安全な動作の範囲内にする。その他の様態では、冷却機構（例えば、放熱ファン）は通常、全負荷状態で稼動せず、従って不必要なファンの騒音を回避する。

また、全ての電子コンポーネント及び周辺要素が熱源であり、且つその動作が互いに関連し合う場合、温度制御を全ての電子コンポーネント及び周辺要素で実施するために、感知領域を拡大できる。図５（温度センサ１０の配列を示すのみ）に示すように、ＣＰＵ５０に隣接する全ての電力素子５２が熱源であり、且つその動作が互いに関連し合う。この時、感知領域を拡大してＣＰＵ５０及び電力素子５２を覆い、それによってＣＰＵ５０及び電力素子５２共において温度制御を実施する。

本発明は上述したように、様々に変更されても良いことは明らかである。そのような変更は本発明の精神及び範囲からの逸脱と見なされるべきではなく、当業者に明らかであるような全てのそのような変形は特許請求の範囲内に含まれる。

本発明の第１の実施形態に従う温度制御方法のステップのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に従う電子コンポーネントのための温度制御システムのブロック図である。 本発明の第２の実施形態に従う電子コンポーネントのための温度制御方法のステップのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に従う電子コンポーネントのための温度制御システムのブロック図である。 本発明の実施形態に従う電子コンポーネントの温度感知領域の概略図である。

Claims (22)

1. 電子コンポーネントの各領域に複数の温度センサを配置した、電子コンポーネントのための温度制御方法であって、
   各領域の複数の感知温度値を獲得するステップと、
   各領域に設定された温度制御閾値と温度制御動作の関係を記録している温度制御テーブルを検索するステップと、
   温度制御テーブルに依存して温度制御閾値よりも大きな感知温度値に対応する温度制御動作を選択するステップと、
   温度制御動作を開始して、感知温度値を温度制御閾値以下にするステップから成る、
   電子コンポーネントのための温度制御方法。
2. 温度制御動作は、第１のファン制御、第２のファン制御、中央演算処理装置（ＣＰＵ）の動作性能制御、第３のファン制御、第４のファン制御、及び電源の出力電流平衡制御から成る一群から選択された一つの動作であることを特徴とする請求項１に記載の電子コンポーネントのための温度制御方法。
3. ＣＰＵの動作性能制御はＣＰＵのスロットリング制御によって達成されることを特徴とする請求項２に記載の電子コンポーネントのための温度制御方法。
4. 本方法はコンピュータプログラムに組み込まれることを特徴とする請求項１に記載の電子コンポーネントのための温度制御方法。
5. コンピュータプログラムはコンピュータハードディスクに記憶されることを特徴とする請求項４に記載の電子コンポーネントのための温度制御方法。
6. コンピュータプログラムのユーザインターフェイスはアイコン選択インターフェイスであることを特徴とする請求項４に記載の電子コンポーネントのための温度制御方法。
7. 電子コンポーネントの各領域に複数の温度センサを配置した、電子コンポーネントのための温度制御方法であって、
   各領域の複数の感知温度値を獲得するステップと、
   各領域の感知温度値の一つが温度制御閾値よりも大きい場合、一次温度制御動作を開始するステップと、
   隣接する領域の感知温度値が異なる場合、二次温度制御動作を開始するステップと、
   各領域の感知温度値の一つが温度制御閾値よりも大きい場合、感知温度値を温度制御閾値以下にするように、三次温度制御動作を開始するステップから成る、
   電子コンポーネントのための温度制御方法。
8. 一次温度制御動作は、第１のファン制御、第２のファン制御、第３のファン制御、及び第４のファン制御から成る一群から選択された一つの動作であることを特徴とする請求項７に記載の電子コンポーネントのための温度制御方法。
9. 二次温度制御動作は電源の出力電流平衡制御であることを特徴とする請求項７に記載の電子コンポーネントのための温度制御方法。
10. 三次温度制御動作はＣＰＵの動作性能制御であることを特徴とする請求項７に記載の電子コンポーネントのための温度制御方法。
11. 本方法はコンピュータプログラムに組み込まれることを特徴とする請求項７に記載の電子コンポーネントのための温度制御方法。
12. コンピュータプログラムはコンピュータハードディスクに記憶されることを特徴とする請求項１１に記載の電子コンポーネントのための温度制御方法。
13. コンピュータプログラムのユーザインターフェイスはアイコン選択インターフェイスであることを特徴とする請求項１１に記載の電子コンポーネントのための温度制御方法。
14. 電子コンポーネントのための温度制御システムであって、
    電子コンポーネントの感知温度値を獲得するための、電子コンポーネントの各領域に配置された複数の温度センサと、
    各領域の温度制御閾値と温度制御動作の関係を記録するための温度制御テーブルと、
    温度制御テーブルに依存して温度制御閾値よりも大きな感知温度値に対応する温度制御動作を選択するための温度分析モジュールと、
    選択された温度制御動作を開始して、感知温度値を温度制御閾値以下にする、温度制御処理モジュールから成る、
    電子コンポーネントのための温度制御システム。
15. 温度センサは、熱結合センサ、熱抵抗器、及び赤外線センサから成る一群から選択されることを特徴とする請求項１４に記載の電子コンポーネントのための温度制御システム。
16. 温度制御動作は、第１のファン制御、第２のファン制御、ＣＰＵの動作性能制御、第３のファン制御、第４のファン制御、及び電源の出力電流平衡制御から成る一群から選択された一つの動作であることを特徴とする請求項１４に記載の電子コンポーネントのための温度制御システム。
17. ＣＰＵの動作性能制御はＣＰＵのスロットリング制御によって達成されることを特徴とする請求項１６に記載の電子コンポーネントのための温度制御システム。
18. いくつかの領域の感知温度値が異なる場合、電源の出力電流平衡制御が実行されることを特徴とする請求項１６に記載の電子コンポーネントのための温度制御システム。
19. 電子コンポーネントのための温度制御システムであって、
    電子コンポーネントの感知温度値を獲得するための、コンピュータメインボードの電子コンポーネントの各領域に配置された複数の温度センサと、
    感知温度値を分析して分析結果を生成するための温度分析モジュールと、
    分析結果は、各領域の感知温度値の一つが温度制御閾値よりも大きいことを示す場合、一次温度制御動作を開始するための第１の温度制御処理モジュールと、
    隣接する領域の感知温度値が異なる場合、二次温度制御動作を開始するための第２の温度制御処理モジュールと、
    分析結果が各領域の感知温度値の一つが未だに温度制御閾値よりも大きいことを示す場合、三次温度制御動作を開始するための第３の温度制御処理モジュールから成る、
    電子コンポーネントのための温度制御システム。
20. 一次温度制御動作は、第１のファン制御、第２のファン制御、第３のファン制御、及び第４のファン制御から成る一群から選択された一つの動作であることを特徴とする請求項１９に記載の電子コンポーネントのための温度制御システム。
21. 二次温度制御動作は電源の出力電流平衡制御であることを特徴とする請求項１９に記載の電子コンポーネントのための温度制御システム。
22. 三次温度制御動作はＣＰＵの動作性能制御であることを特徴とする請求項１９に記載の電子コンポーネントのための温度制御システム。

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