CN101644948B - 风扇速度控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明叙述一种控制风扇速度的系统。明确地说，本发明的一具体实施例提出一计算系统，其包括含第一传感器的第一处理单元，其中该第一处理单元配置来产生第一脉宽调制信号，且第一传输线进一步包括第一直流电压转换器，其配置来将该第一脉宽调制信号转换成第一直流电压及第一二极管，其耦合至该第一直流电压转换器，其中该第一二极管决定该第一直流电压是否通过该第一二极管。该计算系统进一步包括耦合至该第一二极管的一放大器，其中该放大器设置来放大一择定的直流电压以驱动一风扇。

Description

风扇速度控制系统
技术领域
本发明的具体实施例一般而言是关于一种风扇速度控制系统，且更特定言之，是关于一种在一计算系统中控制风扇速度的系统，其包括多个会散热的组件。 
背景技术
除非在此处另有说明，在此段落中所描述的内容并非为此申请案的申请专利范围的先前技术，且在此段落中所包含的内容并非承认其为先前技术。 
一计算系统一般而言具有一处理单元以处理数据。为了改善一计算系统的该计算速度，本发明提出一种方法，其将多个处理单元整合至一计算系统。然而，一处理单元在其操作时消耗电力并释放热能。若该计算系统包括多个处理单元，此种散热问题更加严重。因此，在该计算系统中合并一冷却系统，将释放的热能带离计算系统是必要的，以避免在该计算系统中的该等组件在过热时失灵或甚至烧毁。 
一冷却系统可包括一风扇。一风扇一般而言产生噪音并消耗电力。若该风扇的速度不能调整且简单地始终以全速操作，则该风扇会制造非期望程度的噪音并消耗不必要的电量。另外，风扇的寿命可能变短。 
图1说明一传统的计算系统100，其包括三个图形处理单元(graphicprocessing unit，GPU)：第一GPU110、第二GPU120、及第三GPU130，该等GPU释放不同程度的热能。第一GPU110、第二GPU120、及第三GPU130分别关联第一脉宽调制(pulse-width modulation，PWM)信号112、第二PWM信号122、及第三PWM信号132。一多通道风扇控制器IC140根据关联每一GPU的该个别的PWM信号控制一风扇150的操作速度。 
多通道风扇控制器IC140传递关联一特定GPU的一特定PWM信号，该特定GPU为在第一GPU110、第二GPU120、及第三GPU130间释放最大热能的GPU。风扇150接收该特定PWM信号并因而调整其速度。在图1中， 风扇150可直接解译通过多通道风扇控制器IC140的一PWM信号。然而，此种可直接解译一PWM信号的风扇及该多通道风扇控制器IC对一低成本的计算机系统而言并不是一个具成本效益的解决方法。 
为进一步减少成本，另一传统系统避免使用一多信道风扇控制器IC及可解译一PWM信号的一风扇，改为使用一直流电(direct current，DC)电压控制风扇。图2说明包括一GPU 210及一DC电压控制风扇250的一计算系统200。GPU 210散热并关联一PWM信号212。PWM信号212在一节点214以一电阻220及一电容230转换成一DC电压V214，因此，该DC电压V214是关联PWM信号212。当PWM信号212因GPU 210的操作而改变时，该DC电压V214因此而改变。接着，该DC电压V214用一放大器240以一固定的放大比率放大以在一节点216上产生一放大的电压V216，其强度足以驱动一风扇250。 
在图2中，风扇250的速度是以该放大电压V216直接控制，而非该PWM信号212。该类型的风扇典型上称为一DC电压控制风扇，且其较可直接解译一PWM信号的该风扇便宜。然而，缺少可在不同电压来源间选择一最高电压的一组件(例如：该图1中说明的该多通道风扇控制器IC 140)，一DC电压控制风扇及其控制电路不能用于包括多个处理单元的一计算系统中，这是因为该等控制电路不能对在所有处理单元中释放最高程度热能的一特定处理单元来控制该风扇250的速度。 
如该等前述的说明，吾人需要一种可控制在一计算系统中的风扇速度的系统，其包括多个处理单元并至少解决上述的该等问题。 
发明内容
一种控制该风扇速度的系统在此叙述。明确地说，本发明的一具体实施例提出一种计算系统，其包括含第一传感器的第一处理单元，其中该第一处理单元配置来产生第一脉宽调制信号，且第一传输线进一步包括第一直流电压转换器，其配置来将该第一脉宽调制信号转换成第一直流电压及耦合至该第一直流电压转换器的第一二极管，其中该第一二极管决定该第一直流电压是否通过该第一二极管。该计算系统进一步包括耦合至该第一二极管的一放大器，其中该放大器配置来放大一择定的直流电压以驱动一风扇。该计算系统还包括含第二传感器的第二处理单元，其中该第二处理单元配置来产生第二脉宽调制信号，且第二传输线进一步包括第二直流电压转换器，其配置来 将该第二脉宽调制信号转换成第二直流电压及耦合至该第二直流电压转换器的第二二极管，其中该第二二极管决定该第二直流电压是否通过该第二二极管，该放大器耦合至该第二二极管。 
在此揭露的本发明的至少一项优点是使用一二极管来决定一直流电压是否通过该二极管。藉由设置一计算系统中每一个别处理单元间的每一传输在 线的每一二极管，以及在该计算系统中的唯一风扇，仅有耦合至具最高温度的处理单元的传输在线的二极管会被开启，且该风扇的速度是关联具该最高温度的该处理单元。 
附图说明
所以，可以详细了解本发明上述特征的方式中，本发明的一更为特定的说明简述如上，其可藉由参照到具体实施例来进行，其中一些例示于所附图式中。但应注意所附图式仅例示本发明的典型具体实施例，因此其并非要做为本发明的范围的限制，本发明自可包含其它同等有效的具体实施例。 
图1是一传统计算系统的一方块图，其包括多个处理单元、一风扇、及一多通道风扇控制器IC，其配置来控制该风扇的速度； 
图2是一传统计算系统的一电路图，其包括一处理单元及一风扇，其配置以一DC电压来控制，该电压是转换自以该处理单元的一传感器产生的一PWM信号；及 
图3是根据本发明的一具体实施例的一计算系统的一方块图，其包括多个处理单元及一风扇。 
主要组件符号说明 
100  计算系统 
110  第一GPU 
112  第一脉宽调制信号 
120  第二GPU 
122  第二PWM信号 
130  第三GPU 
132  第三PWM信号 
140  多通道风扇控制器IC 
150  风扇 
200  计算系统 
210  GPU 
212  PWM信号 
214  节点 
216  节点 
220  电阻 
230  电容 
240  放大器 
250  DC电压控制风扇 
300  计算系统 
310  GPU 
311  工作周期 
312  传感器 
313  通用输入输出 
314  脉宽调制信号 
315  传输线 
316  直流电压转换器 
317  节点 
318  二极管 
319  节点 
320  GPU 
321  工作周期 
322  传感器 
323  GPIO 
324  脉宽调制信号 
325  传输线 
326  直流电压转换器 
327  节点 
328  二极管 
329  节点 
330  GPU 
331  工作周期 
332  传感器 
333  GPIO 
334  脉宽调制信号 
335  传输线 
336  直流电压转换器 
337  节点 
338  二极管 
339  节点 
340  放大器 
350  风扇 
360  切换开关 
具体实施方式
在整个本揭露文件中，该术语「电子网络」泛指电子组件的一互连，该组件例如有：电阻器、电感器、电容器、传输线、电压源、电流源、切换开关、二极管、及放大器。该术语「直流电压转换器」泛指一电路，其配置来将一脉宽调制信号转换成一稳定直流电压。该术语「工作周期」泛指一组件在一活动状态的时间的一函数，或一组件操作期间的时间的一比例。该术语「传输线」泛指形成所有或部分的一路径的一材料媒体或结构，其自一处导引该能量的传输至另一处，例如电磁波或声波，其也包含电能传输。 
根据本发明的一具体实施例，一计算系统包括多个处理单元、一风扇、及将每一处理单元耦合至该风扇的个别传输线。每一处理单元包括一传感器，传感器设置来检测每一处理单元的运作温度，处理单元会产生一脉宽调制信号，且脉宽调制信号与传感器检测到各处理单元的运作温度相关。每一脉宽调制信号有其个别的工作周期。每一传输线包括一直流电压转换器，其配置来将该脉宽调制信号转换成一稳定的直流电压。每一传输线进一步包括一二极管，其配置来决定该已转换的稳定直流电压是否通过该二极管。 
图3是根据本发明的一具体实施例的一计算系统300的一方块图，其包括多个处理单元及一风扇。在一实施中，计算系统300包括三个图形处理单元(GPU)：一GPU310、一GPU320、及一GPU330。GPU310包括一传感器312及一通用输入输出(general purpose input/output，GPIO)313。 
响应由传感器312所检测到的GPU310的运作温度，GPU310产生一脉宽调制信号314。脉宽调制信号314经由GPIO313传送至一传输线315。 
同样地，GPU320包括一传感器322及一GPIO323。响应由传感器322 所检测到的GPU320的运作温度，GPU320产生一脉宽调制信号324，并经由GPIO323传送该脉宽调制信号324至一传输线325。GPU330也包括一传感器332及一GPIO333。响应由传感器332所检测到的GPU330的运作温度，GPU330产生一脉宽调制信号334，并经由GPIO333传送脉宽调制信号334至一传输线335。 
若GPU310、GPU320、及GPU330配置来处理不同的数据，因此工作负担各不相同。结果，GPU310、GPU320、及GPU330释放不同程度的热能且在不同温度下运作。因为脉宽调制信号314、324、及334是分别关联GPU310、320、及330，脉宽调制信号314、324、及334会彼此不同。 
之后，脉宽调制信号314通过一直流电压转换器316并于一节点317在传输线315上转换成一稳定的直流电压V317。该直流电压转换器可能为一电容-电阻电路316。当一脉宽调制信号在该高能状态时，其经由该电阻将该电容充电。当该脉宽调制信号在该低能状态时，其将该电容放电。因此，该直流电压转换器周期性地充电及放电，并因此输出一实质上不变的直流电压。同样地，分别经由直流电压转换器326及336将该脉宽调制信号324及该脉宽调制信号334在一节点327上转换成稳定的直流电压V327，以及在一节点337上转换成稳定的直流电压V337。 
一二极管是一二端装置。二极管具有两个活动电极，其一为阴极及另一为阳极，该电流可在两者之间流动。二极管展现一单向的电流性质且吾人通常利用于该整流性质，即该等二极管仅允许一电流在一方向通过并封锁该相反方向。在一二极管中，当施加于该阳极上的该电压大于施加于该阴极上的该电压时，该二极管被开启，且该电流自该阳极通过该二极管流至该阴极。另一方面，当施加于该阳极上的该电压少于施加于该阴极上的该电压时，该二极管被关闭，且该电流不会自该阳极通过该二极管流至该阴极。 
有不同类型的二极管，例如：稳压(Zener)二极管、萧特基(Schottky)二极管、隧道二极管、发光二极管、光二极管、及p-n二极管。如一举例说明，在一p-n二极管中，该p型区域为阳极及该n型区域为阴极。当施加于该p型区域上的该电压大于施加于该n型区域上的该电压时，该p-n二极管被开启，且该电流自该p型区域(阳极)通过该二极管流至该n型区域(阴极)。另一方面，当施加于该p型区域上的该电压少于施加于该n型区域上的该电压时，该p-n二极管被关闭，且该电流不会自该p型区域(阳极)通过该二极管流至该 n型区域(阴极)。 
再参照图3，当GPU310、GPU320、及GPU330在不同的温度运作时，在节点317上的直流电压V317、节点327上的直流电压V327、节点337上的直流电压V337是不相同的。举例说明，在一实施中，脉宽调制信号314具一30％的工作周期，脉宽调制信号324具一50％的工作周期，及脉宽调制信号334具一70％的工作周期，GPU310、GPU320、及GPU330为相同的型号，且由该型号的GPU所产生具有100％工作周期的脉宽调制信号在通过直流电压转换器后会造成一约3.3伏特的直流电压。因此在该节点317上的电压V317为约1伏特，在该节点327上的电压V327为约1.65伏特，及在节点337上的电压V337为约2.3伏特。 
在此一实施中，当二极管318、328、及338具相同的电压降(例如0.25伏特)时，在节点339上的该电压为约2.05伏特(V339)。因为施加于节点337上的该电压(V337)大于施加于节点339上的该电压(V339)，二极管338被开启。 
在节点329的该电压(V329)及在节点319上的该电压(V319)是与在节点339上的该电压(V339)相同，因此V329大于V327且V319大于V317。在该实施中，二极管318及328未开启，因为施加于该等节点317及327上的该等电压分别少于施加于节点319及329上的电压。因此，只有直流电压V337会被传送至一放大器340以驱动一风扇350。同样地，风扇350的速度以关联GPU330的直流电压V337控制，GPU330产生脉宽调制信号334的工作周期在该计算系统中由其它GPU产生脉宽调制信号的工作周期之间为最高。遵循相同原则，此系统也可用于最少具两处理单元或甚至超过三个处理单元之一计算系统。 
虽然以上内容是针对本发明的具体实施例，本发明的其它及进一步具体实施例可在不背离其中的该基本范围下规划。因此，上面的范例、具体实施例以及图式都不应该看待为唯一的具体实施例，而是用来说明下列申请专利范围所定义的本发明弹性与优点。 

Claims (6)

1.一种用来控制风扇速度的电子网络，包含：
第一传输线，进一步包含：
第一直流电压转换器，其配置来将第一脉宽调制信号转换成第一直流电压，及
第一二极管，其耦合至该第一直流电压转换器，其中该第一二极管决定该第一直流电压是否通过该第一二极管；及
一放大器，其耦合至该第一二极管，其中该放大器配置来放大一择定的直流电压以驱动一风扇；及
第二传输线，进一步包括：
第二直流电压转换器，其配置来将第二脉宽调制信号转换成第二直流电压，及
第二二极管，其耦合至该第二直流电压转换器，其中该第二二极管决定该第二直流电压是否通过该第二二极管，该放大器耦合至该第二二极管。
2.如权利要求1所述的电子网络，其中若该第一直流电压大于该第二直流电压时，该第一直流电压通过该第一二极管。
3.如权利要求2所述的电子网络，其中该择定的直流电压是该第一直流电压。
4.一计算系统，包含：
第一处理单元，其包括第一传感器，其中该第一处理单元配置来产生第一脉宽调制信号；
第一传输线，进一步包含：
第一直流电压转换器，其配置来将该第一脉宽调制信号转换成第一直流电压，及
第一二极管，其耦合至该第一直流电压转换器，其中该第一二极管决定该第一直流电压是否通过该第一二极管；及
一放大器，其耦合至该第一二极管，其中该放大器配置来放大一择定的直流电压以驱动一风扇；及
第二处理单元，其包括第二传感器，其中该第二处理单元配置来产生第二脉宽调制信号；及
第二传输线，进一步包括：
第二直流电压转换器，其配置来将该第二脉宽调制信号转换成第二直流电压，及
第二二极管，其耦合至该第二直流电压转换器，其中该第二二极管决定该第二直流电压是否通过该第二二极管，该放大器耦合至该第二二极管。
5.如权利要求4所述的计算系统，其中若该第一直流电压大于该第二直流电压时，该第一直流电压通过该第一二极管。
6.如权利要求5所述的计算系统，其中该择定的直流电压是该第一直流电压。
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