CN102080649B - 风扇寿命的预估方法 - Google Patents

Abstract

一种风扇寿命的预估方法，其包括下述的步骤。提供一数量为M的待检测风扇。设定一风扇的一工作温度以及一实验温度，其中实验温度大于工作温度。设定一加速因子，其中加速因子为一定值。在实验温度下，持续地使这些风扇保持于运行状态，并且每间隔一检验时间就检查并且记录发生损坏的风扇的数量，直到有N个风扇发生损坏为止。以一韦氏分布模型来仿真这些风扇发生损坏的时间点的分布情形，并且计算韦氏分布模型的形状因子以及特性因子，以计算这些风扇于实验温度下的风扇寿命值。经由加速因子计算这些风扇在工作温度下的寿命值。

Description

风扇寿命的预估方法

技术领域

本发明涉及一种产品寿命的预估方法，特别是一种风扇寿命的预估方法。

背景技术

近年来随着计算机科技的突飞猛进，使得计算机的运行速度不断地提高，并且计算机主机内部的电子组件(electronic element)的发热功率(heatgeneration rate)也不断地攀升。为了预防计算机主机内部的电子组件过热，而导致电子组件发生暂时性或永久性的失效，所以现有技术将一散热模块置入计算机主机的内部，以将电子组件所产生的热量排出计算机主机外。

在这些电子组件中，中央处理器(CPU)是计算机主机的电子组件中主要的发热源。中央处理单元在高速运行下，若中央处理单元的温度超出其正常的工作温度范围时，中央处理单元极有可能会发生运算错误，或是暂时性地失效，如此将导致计算机主机死机。此外，当中央处理单元的温度远远超过其正常的工作温度范围时，甚至极有可能损坏中央处理单元内部的晶体管，因而导致中央处理单元永久性失效。

因此，在制造这些计算机时，为了确保组装于计算机内的散热模块能够在一保质期间内正常地运行，计算机的制造商往往需要准确地预估这些散热模块内的风扇寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种风扇寿命的预估方法，以准确地预估风扇寿命。

为了实现上述目的，本发明提供了一种风扇寿命的预估方法，其步骤包括：

提供一数量为M的待检的测风扇，其中M为正整数；

设定一风扇的一工作温度以及一实验温度，其中该实验温度大于该工作温度；

设定一加速因子，其中该加速因子为一定值；

在该实验温度下，持续地使该些风扇保持于运行状态，并且每间隔一检验时间就检查并且纪录发生损坏的风扇的数量，直到有N个风扇发生损坏为止，其中N≥3，并且N为正整数；

以一韦氏分布模型来仿真这些风扇发生损坏的时间点的分布情形，并且计算该韦氏分布模型的形状因子β以及特性因子α，其中该韦氏分布模型为

且形状因子β大于1，其中t为时间，e为自然对数函数的底数；

经由形状因子与特性因子计算该些风扇于实验温度下的风扇寿命值；

经由加速因子计算该些风扇在工作温度下的寿命值。

上述的风扇寿命的预估方法，其中该加速因子为每降低10℃的温度差，增加D倍以上的时数，其中D值为大于1.1以上的数字。

上述的风扇寿命的预估方法，其中该些风扇于该实验温度下的风扇寿命值为平均故障寿命(MTTF)，

其中Γ为伽玛函数。

上述的风扇寿命的预估方法，其中该些风扇于该工作温度下的风扇寿命值(A)为：A=MTTF×(1.5)^φ，其中

T为该实验温度，W为该工作温度，且T-W的差值为10的倍数。

上述的风扇寿命的预估方法，其中该些风扇于该实验温度下的风扇寿命值为产品寿命期望值(L₁₀)，，L₁₀＝α×(0.10536)^μ，μ＝1/β。

上述的风扇寿命的预估方法，其中该些风扇于该工作温度下的风扇寿命值(B)为：B=L₁₀×(1.5)^φ，其中

T为该实验温度，W为该工作温度，且T-W的差值为10的倍数。

根据本发明所公开的风扇寿命的预估方法，包括下述的步骤。提供一数量为M的待检测风扇，其中M为正整数。设定一风扇的一工作温度以及一实验温度，其中实验温度大于工作温度。设定一加速因子，其中加速因子为一定值。在实验温度下，持续地使这些风扇保持于运行状态，并且每间隔一检验时间就检查并且记录发生损坏的风扇的数量，直到有N个风扇发生损坏为止，其中N≥0.1M，并且N为正整数。以一韦氏分布模型来仿真这些风扇发生损坏的时间点的分布情形，并且计算韦氏分布模型的形状因子(β)以及特性因子(α)，其中韦氏分布模型为

计算这些风扇于实验温度下的风扇寿命值。经由加速因子计算这些风扇在工作温度下的寿命值。

本发明的技术效果在于：本发明能够经由实验温度下的风扇寿命值来准确地推算出风扇在工作温度下的风扇寿命值。如此一来，当电子装置的设计者在评估要采用哪一种风扇时，设计者便能够依据上述的方法来计算并且比较各种厂牌的风扇在上述工作温度下的风扇寿命。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的风扇寿命的预估方法；

图2为图1的步骤S125的流程示意图。

其中，附图标记

S105～S225：   步骤

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参照图1，其为依据本发明一实施例的风扇寿命的预估方法。首先，如步骤S105所示，提供一数量为M的待检测风扇，其中M为正整数。在本实施例中，风扇的个数M例如是50个。之后，如步骤S110所示，量测每一风扇的一初始启动电压(X伏特)。另外，本实施例还可以在供给5伏特的电压给风扇的情况下，量测每一风扇的一初始电流(I)、初始转速以及初始噪音量。此外，本实施例还可以经由一电源供应器或者一信号产生器以脉宽调变(PulseWidth Modulation,PWM)的方式驱动这些风扇，并且量测每一风扇对电源供应器所产生的一初始反应值。

之后，如步骤S115所示，设定一风扇的一工作温度(W)以及一实验温度(T)，其中实验温度大于工作温度，且实验温度与工作温度之间的差值(即T-W)为10的倍数。在本实施例中，工作温度为60℃，实验温度例如是选自于80～100℃中的一温度值。

然后，如步骤S120所示，设定一加速因子φ，其中此加速因子φ为一定值。在本实施例中，加速因子φ定义为每降低10℃的温度差，增加D倍的时数，其中D值为大于1.1的数字。

接着，如步骤S125所示，在实验温度下，持续地使这些风扇保持于运行状态，并且每间隔一检验时间就检查并且记录发生损坏的风扇的数量，直到有N个风扇发生损坏为止，其中N≥3，并且N为正整数。以下将对上述的测试方法进行详细地介绍。请参照图2，其为图1的步骤S125的详细流程示意图。首先如步骤210所示，持续地以5伏特的电压供给风扇，并且持续地供给K小时，其中K值为一定值，且K值为200～350范围中任一数字。

接着如步骤S215所示，执行一测试负载流程，其包括先以脉宽调变(PulseWidth Modulation,PWM)的方式来驱动风扇，以使风扇进行数次的负载循环，其中在每一次的负载循环中本实施例先以5伏特的电压供应给风扇并且维持120秒，之后，停止供应风扇电压并且维持10秒。在本实施例中，负载循环的次数大于10次以上。

接着如步骤S220所示，对这些风扇进行检测，并且记录损坏的风扇的个数以及损坏的时间，其中判断风扇为损坏的条件如下列其中一项符合即判定为损坏风扇：

a.当风扇的启动电压自初始启动电压(X)增加至(X+0.5)伏特以上时，判定为损坏；

b.当脉宽调变的负载高于初始值的5%以上时，判定为损坏；

c.在供给5V的电压给风扇的情况下，当风扇的电流值高于初始电流的1.15倍(即1.15I)时，判定为损坏

d.在供给5伏特的电压给风扇的情况下，当风扇的转速大于初始转速的1.15倍时，判定为损坏；或

e.在供给5伏特的电压给风扇的情况下，当风扇产生不正常的噪音或是风扇的噪音量超过初始噪音量3分贝(dBA)时，判定为损坏。

然后，如步骤S225所示，重复步骤S210，直到检测到3个以上的损坏的风扇，本实施例中，检测到5个以上的损坏的风扇才停止实验。

请再次参照图1，在完成步骤125的程序后，如步骤S130所示，以一韦氏分布模型(Weibull distribution model)来仿真这些风扇发生损坏的时间点的分布情形，并且计算韦氏分布模型的形状因子(β)以及特性因子(α)且要求形状因子(β)大于1。以计算这些风扇于实验温度下的风扇寿命值。经由加速因子φ计算这些风扇在工作温度下的寿命值，其中韦氏分布模型为： $F\left(t\right)=1-e^{-{\left(\frac{t}{\mathrm{\α}}\right)}^{\mathrm{\β}}},$ 其中

e为自然对数函数的底数；

t为时间；

α为特性因子(characteristic life)；并且

β为形状因子(shape parameter)。

接着，如步骤S135所示，经由形状因子(β)与特性因子(α)计算这些风扇于实验温度下的风扇寿命值。在本实施例中，这些风扇于实验温度下的风扇寿命值为平均故障寿命(MTTF)，

其中Γ为伽玛函数(Gammafunction)。之后，如步骤S140所示，经由加速因子φ计算这些风扇在工作温度下的寿命值。本实施例是经由加速因子φ以及平均故障寿命(Mean Time toFailure,MTTF)来计算这些风扇于工作温度下风扇寿命值(A)，其中：

A=MTTF×(1.5)^φ，其中

$\mathrm{\φ}=\left(\frac{T-W}{10}\right);$

T为实验温度；以及

W为工作温度，且T-W的差值为10的倍数。

需注意的是，若设计者是经由平均故障寿命(MTTF)来计算风扇于工作温度下风扇寿命值时，本实施例中，要求形状因子(β)必须大于等于3以上。

虽然上述是以平均故障寿命(MTTF)来作为这些风扇于实验温度下的风扇寿命值。但是，上述的实施例并非用以限定本发明，依据本发明的另一实施例，这些风扇于实验温度下的风扇寿命值也能够以产品寿命期望值(Life 10，L₁₀)表示，产品寿命期望值(L₁₀)是指产品发生10%不良时的预期时间，此时，这些风扇于工作温度下的风扇寿命值(B)为：B=L₁₀×(1.5)^φ，其中

$\mathrm{\φ}=\left(\frac{T-W}{10}\right);$

T为实验温度；以及

W为工作温度。

基于上述，本发明便能够经由实验温度下的风扇寿命值来精确地推算出风扇在工作温度下的风扇寿命值。如此一来，当电子装置的设计者在评估要采用哪一种风扇时，设计者便能够依据上述的方法来计算各种厂牌的风扇在工作温度下的使用寿命。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种风扇寿命的预估方法，其特征在于，其步骤包括：

提供一数量为M的待检测的风扇，其中M为正整数；

设定一风扇的一工作温度以及一实验温度，其中该实验温度大于该工作温度；

设定一加速因子Φ，其中该加速因子为一定值；

在该实验温度下，持续地使该些风扇保持于运行状态，并且每间隔一检验时间就检查并且记录发生损坏的风扇的数量，直到有N个风扇发生损坏为止，其中N≥3，并且N为正整数；

以一韦氏分布模型来仿真这些风扇发生损坏的时间点的分布情形，并且计算该韦氏分布模型的形状因子β以及特性因子α，其中该韦氏分布模型为                                                

，且形状因子β大于1，其中t为时间，e为自然对数函数的底数； 

经由形状因子与特性因子计算该些风扇于实验温度下的风扇寿命值；

经由加速因子计算该些风扇在工作温度下的寿命值，

其中，该检查并且记录发生损坏的风扇的数量的步骤包括：

(a) 持续地以5伏特的电压供给风扇，并且持续地供给K小时，其中K值为一定值；

(b) 执行一测试负载流程，该执行该测试负载流程包括以脉宽调变(PWM)的方式来驱动风扇，以使风扇进行10次以上的负载循环；

(c) 对这些风扇进行检测，并且纪录损坏的风扇的个数以及损坏的时间，当满足选自下述组成的群的至少一者时，判断风扇为损坏：

(c1)当风扇的启动电压自初始启动电压X增加至X+0.5伏特以上时，判定为损坏；以及

(c2)在供给5伏特的电压给风扇的情况下，当风扇的转速大于初始转速的1.15倍时，判定为损坏；

(d) 重复该些步骤(a)至(c)，直到检测到N个以上的损坏的风扇。

2.如权利要求1所述的风扇寿命的预估方法，其特征在于，该些风扇于该实验温度下的风扇寿命值为平均故障寿命MTTF，

，其中Γ为伽玛函数。

3. 如权利要求2所述的风扇寿命的预估方法，其特征在于，该些风扇于该工作温度下的风扇寿命值A为：

，其中，T为该实验温度，W为该工作温度，且T-W的差值为10的倍数。

4.如权利要求1所述的风扇寿命的预估方法，其特征在于，该些风扇于该实验温度下的风扇寿命值为产品寿命期望值L₁₀，

，

。

5. 如权利要求4所述的风扇寿命的预估方法，其特征在于，该些风扇于该工作温度下的风扇寿命值B为：

，其中

，T为该实验温度，W为该工作温度，且T-W的差值为10的倍数。

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