CN102331936A - 可在低温环境中启动的电子装置及其启动方法 - Google Patents

Abstract

一种可在低温环境中启动的电子装置及其启动方法，用以在低温环境中启动电子装置并且提供稳定的运作温度。该电子装置包括：温度检测单元、多个电子元件、储存单元与控制单元。电子元件连接于温度检测单元；储存单元储存温度监控程序与操作系统；控制单元电性连接于温度检测单元、电子元件与储存单元，控制单元通过温度检测单元获取电子元件的运作温度，控制单元执行温度监控程序，用以驱动电子元件，提高电子元件的运作温度，使得电子装置的工作温度大于第一额定温度时，则运行操作系统。

Description

可在低温环境中启动的电子装置及其启动方法

技术领域

本发明涉及一种电子装置及其控制方法，特别是涉及一种可在低温环境中启动的电子装置及其启动方法。

背景技术

随着电子元件的工艺的精进，使得电子装置可以更加的轻薄短小。因此使用者可以轻易的携带电子装置至想要去的地方。但是电子装置并非适用于任何环境温度下。

请参考「图1A」与「图1B」所示，其分别为现有技术的导体与半导体在各种温度下的导电示意图。温度对不同物质的电阻值均有不同的影响。导电体在接近室温的温度，良导体的电阻值，通常与温度成正比：

R＝R₀+aT           式1

上式中的a称为电阻的温度系数，R为导体的电阻值。

而未经掺杂的半导体的电阻随温度而下降，两者成几何关系。

R＝R₀e^a/T          式2

然而有掺杂的半导体变化较为复杂。当温度从绝对零度上升，半导体的电阻先是减少，到了绝大部份的带电粒子(电子或电洞/空穴)离开了它们的载体后，电阻会因带电粒子的活动力下降而随温度稍为上升。当温度升得更高，半导体会产生新的载体(和未经掺杂的半导体一样)，原有的载体(因渗杂而产生者)重要性下降，于是电阻会再度下降。

举例来说，电子装置是由多个电子元件构成一电路回路，电子元件是藉由电流驱动进而产生相应的讯号处理。但由于低温环境(例如：零度以下的环境)的影响会让电子的活动降低，使得电流无法顺利的导通，连带的会使得电子装置无法正确的运作。譬如，当电子装置按下启动开关时，电流将依照电路回路布局而驱动各个电子元件，当电流无法通过某一电子元件时，因而无法完成电路回路的启动条件，将使电子装置形成当机状态(无反应)。以宏观而言，电子装置虽然如同死机一般的毫无反应。但以微观而言，电子装置中电流是无法通过某一电子元件，或是通过的电流过于微弱，所以电子元件无法顺利的被致能。

为了顺利解决低温环境中电子装置无法启动的问题，最简易的方式即是在电子装置中界面外加入加热单元(譬如加热器)，加热器可提升电子装置内部的温度，藉以使得电子装置各电子元件达到所需的启动温度。虽然加装加热单元可以快速提高电子装置的温度。但是加热单元的结构会使得电子装置的体积增加。而且，对于电子装置的制造厂商而言，也会增加制造上的成本。而且加热单元的耗电量远大于电子元件，所以在加热的同时也会耗损电子装置的电力。可能会造成电子元件虽然已经达到可以工作的温度，但是电子装置已经耗尽电力的情况发生。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种可在低温环境中启动的电子装置，使得电子装置于低温环境中可以提高电子装置的温度。

为达到上述目的，本发明所揭示的可在低温环境中启动的电子装置包括：温度检测单元、多个电子元件、储存单元与控制单元。储存单元储存一温度监控程序与一全负载程序。

其中，控制单元通过温度检测单元获取电子元件的运作温度，控制单元执行温度监控程序与全负载程序，全负载程序提高对电子元件的电流，用以驱动电子元件，使得电子元件的当前温度大于所属的第二额定温度，温度监测程序根据所有电子元件的当前温度计算电子装置的工作温度，并判断工作温度是否大于第一额定温度。

本发明还提出一种电子装置的在低温环境中的启动方法，使得电子装置在低温环境状态下开机完成后提高电子装置的温度。

为达到上述目的，本发明所揭示的一种电子装置的在低温环境中的启动方法包括以下步骤：启动电子装置；运行温度监控程序；由温度监控程序取得电子元件的温度；若电子元件的温度小于第一额定温度，则运行全负载程序；由全负载程序驱动多个电子元件，全负载程序提高对电子元件的运作电流，藉以提升电子元件的温度，使得电子装置的工作温度大于第一额定温度；当电子装置的工作温度大于第一额定温度，则电子装置执行开机程序。

驱动电子元件的步骤还包括：由温度监控程序载入电子元件的驱动顺序；依照电子元件的驱动顺序，温度监控程序驱动电子元件，并检测电子元件的运作温度；若电子元件的运作温度大于第二额定温度，则温度监控程序依照电子元件的驱动顺序，选择次一电子元件，并驱动电子元件，直至完成所有电子元件为止；由温度监控程序取得电子元件的运作温度，用以计算电子装置的工作温度。

除了上述的驱动电子元件的处理方式外，一种电子装置的在低温环境中的启动方法，使得电子装置在低温环境状态下开机完成后提高电子装置的温度，启动方法包括以下步骤：

使得电子装置进入运作模式；运行温度监控程序，用以获取多个电子元件的工作温度；根据工作温度决定由加强负载程序驱动电子元件，藉以提升电子元件的温度，使得电子装置的工作温度大于第一额定温度；当电子装置的工作温度大于第一额定温度，电子装置在完成开机程序后载入加重负载程序；加重负载程序决定电子元件的加热顺序。

本发明提供一具有温度调控的电子装置及其调控方法可令电子装置在低温的环境下，维持电子装置的运作温度，使得电子装置可以稳定的运行相关的应用程序。

有关本发明的特征与实作，兹结合附图以最佳实施例详细说明如下。

附图说明

图1A为现有技术的导体在各种温度下的导电示意图。

图1B为现有技术的半导体在各种温度下的导电示意图。

图2为本发明的电子装置的硬件架构示意图。

图3为本发明的运作流程示意图。

图4为一种电子元件的驱动的实施态样。

图5为界面一种电子元件的驱动的实施态样。

图6为界面一种温度检测单元的实施态样示意图。

图7为本发明的第三种实施态样示意图。

图8为本发明的第四种实施态样示意图。

图9A为本发明的第五种实施态样的流程示意图。

图9B为本发明的第五种实施态样架构示意图。

附图符号说明

电子装置200

温度检测单元210

电子元件220

储存单元230

基本输入输出系统231

引导装载程序232

温度监控程序233

操作系统234

全负载程序235

控制单元240

第一检测区611

第二检测区612

第三检测区613

第四检测区614

第五检测区615

第六检测区616

热量输出查找表710

加重负载程序910

具体实施方式

本发明所述的电子装置可以应用在个人计算机、笔记型计算机、平板计算机、个人数字助理或多媒体播放器。请参考「图2」所示，其为本发明的电子装置的硬件架构示意图。本发明的电子装置200包括：温度检测单元210、多个电子元件220、储存单元230与控制单元240。

电子元件220可以是但不局限于南桥芯片、北桥芯片、存储器、显示芯片、网路芯片、或音效芯片。电子元件220连接于温度检测单元210，而温度检测单元210的数量可依据不同的实施态样所决定(后文将有界面外说明)。储存单元230可以是可擦除可编程只读存储器(Erasable ProgrammableRead Only Memory，简称EPROM)、快闪存储器(FLASH memory)或是硬盘。在储存单元230中储存基本输入输出系统231(Basic Input/Output System，BIOS)、引导装载程序232(boot loader)、温度监控程序233、操作系统234或全负载程序235。控制单元240电性连接于温度检测单元210、电子元件220与储存单元230。控制单元240通过温度检测单元210获取电子元件220的运作温度。在本发明的温度监控程序可以设置于基本输入输出系统或引导装载程序中，使得电子装置200在启动的同时亦会随之启动。全负载程序235用以提高电子元件220的运作时钟或工作电压。提高电子元件220的运作时钟或工作电压除了可以加快运算速度，也伴随着产生较高的热量。控制单元240可以是独立运作的个体，也可以利用中央处理单元所实现。在电子装置200被启动时，若是控制单元240的当前温度小于可工作温度时，则重复的向控制单元240通过电流。使得控制单元240可以在电流的持续加热下，将控制单元240的当前温度提升到可进行运作的温度。亦或者，将控制单元240设置独立的加热单元(heater)，如此一来不需占用太大的体积亦可提供控制单元240的温度。

当电子装置200开机后，控制单元240根据各电子元件220的运作温度执行下述的温度调控方法，藉以提高电子装置200的工作温度至适当的工作温度。请参考「图3」所示，其为本发明的运作流程示意图。

步骤310：启动电子装置；

步骤320：运行温度监控程序；

步骤330：由温度监控程序取得电子元件的温度；

步骤340：若电子元件的温度小于第一额定温度，则运行全负载程序；

步骤350：由全负载程序驱动多个电子元件，全负载程序提高对电子元件的运作电流，藉以提升电子元件的温度，使得电子装置的工作温度大于第一额定温度；以及

步骤360：当电子装置的工作温度大于第一额定温度，则电子装置执行开机程序。

本发明的电子装置200在启动时，电子装置200的控制单元240会通过储存基本输入输出系统(或引导装载程序)调用温度监控程序，藉以获取电子装置200当前的温度。由于电子装置200在低温状态下可能会无法正常的运作。因为电子元件220均有其一定的工作温度。

因此，本发明是通过电子装置200中的各项电子元件220，用以进行温度的调升。控制单元240通过温度监控程序驱动多个电子元件220，藉以提升电子元件220的温度。本发明对各项电子元件220重复的进行过电的动作，藉以令电子元件220可以从低温环境中将当前温的提升自可以工作的温度。本发明可以通过重复的进行重启(reset)的动作来对电子元件220进行过电或是通过提升对电子元件220的运作电流来实现。

由于电子装置200的内部组装，使得电子元件220并非同时局限于同一区域中。所以电子元件220的温度与电子装置200整体的温度会有所差异。换言之，电子装置200所检测的到温度是有可能低于电子元件220真正的温度。为确保所有电子元件220可以是处于运作的温度，所以是以电子元件220中的最低工作温度将其设定第一额定温度作为电子装置200的运作基准温度。举例来说，如果有第一电子元件、第二电子元件、第三电子元件与第四电子元件。第一电子元件的最低工作温度为-10度、第二电子元件的最低工作温度为-15度、第三电子元件的最低工作温度为0度、第四电子元件的最低工作温度为5度。所以第一额定温度将以第二电子元件的最低工作温度作为标准。为能进一步界定电子元件220的最低运作温度，在此将每一电子元件220的最低运作温度定义为第二额定温度。

基于确保电子装置200的每一个电子元件220可以处于正常的工作温度下，本发明通过下述各种驱动电子元件220的实施态样，请参考「图4」所示，其为一种电子元件的驱动的实施态样。在此一实施态样中包括下列步骤：

步骤S410：由温度监控程序载入电子元件的驱动顺序；

步骤S420：依照电子元件的驱动顺序，温度监控程序驱动电子元件，并检测电子元件的运作温度；

步骤S430：若电子元件的运作温度大于第二额定温度，则温度监控程序依照电子元件的驱动顺序，选择次一电子元件，并驱动电子元件，直至完成所有电子元件为止；以及

步骤S440：由温度监控程序取得电子元件的运作温度，用以计算电子装置的工作温度。

首先，温度监控程序会载入各电子元件220的驱动顺序。由于电子装置200需要通过不同电子元件220的运作顺序方能顺利运作。举例来说，控制单元240启动后会向存储器取得欲处理的数据，为能保持存储器中存在着运算数据。因此控制单元240需要通过南桥芯片/北桥芯片对相关周边发送要求，藉以取得各项周边的回报数据，并将这些回报数据暂存于存储器中。因此为能确保每一个电子元件220可以顺利的运行。所以在此一实施态样中是针对电子装置200启动时，对各电子元件220的驱动顺序作为加热的顺序。承接上述例子，假设电子装置200中的电子元件220的启动顺序为控制单元→存储器→南桥芯片→北桥芯片→显示芯片→网路芯片→音效芯片，将此一顺序则设定为电子元件220加热的驱动顺序。并对每一个电子元件220设置相应的温度检测单元210。

在本发明中的加热方式，藉以电流驱动电子元件220的方式进行加热。电子元件220在接受电流后会产生相应的热量。由于所生成的热量可能无法提供到电子元件220一次达到可运作的温度。所以温度监控程序会持续的发送电流来驱动电子元件220，直至目前所驱动的电子元件220的工作温度达到第二额定温度。

当目前所驱动的电子元件220已经高于第二额定温度后，温度监控程序则根据电子元件220的驱动顺序选择当前电子元件220的次一个电子元件220作为下一个驱动的对象，直至温度监控程序完成所有的电子元件220的加热为止。

由温度监控程序取得电子元件220的运作温度，用以计算电子装置200的工作温度是否达到第一额定温度。其中，可以利用所有电子元件220的第二额定温度的均值、所有电子元件220的工作温度的均值或是电子装置200内所检测的温度的各种方式来计算第一额定温度。

除了上述的电子元件220的驱动方式外，还请界面外参考「图5」所示，其为界面一种电子元件220的驱动的实施态样。在这一个实施态样中包括下列步骤：

步骤S510：由温度监控程序同时驱动电子元件，并检测每一电子元件的运作温度；以及

步骤S520：根据电子元件的运作温度，计算电子装置的工作温度。

温度监控程序直接向全部的电子元件220发送电流进行驱动，使得所有电子元件220同时进行加热的动作。温度监控程序会即时检测每一个电子元件220的运作温度是否达到个别的第二额定温度。若是有部份的电子元件220已经达到第二额定温度，温度监控程序则可以固定的间隔时间才发送电流，藉以所述电子元件220保持运作温度。其他未达到第二额定温度的电子元件220，温度监控程序则持续的发送电流驱使电子元件220持续的加热。

对此一变化态样，亦可以针对每一个电子元件220指派相应的温度检测单元210，也可以在电子装置200中划分多个区域，将此一区域定义为检测区。将每一个区域指派一个温度检测单元210，通过此一温度检测单元210监测该区域中所有的电子元件220，请参考「图6」所示。控制单元240仅需针对温度检测单元210所回报的温度进行比对，藉以决定是否执行温度监控程序。举例来说，在「图6」中划分六个检测区(611、612、613、614、615、616)，分别为第一检测区611、第二检测区612、第三检测区613、第四检测区614、第五检测区615与第六检测区616(但设定检测区数量并非本发明的限制)。由于每一个检测区中的电子元件220会随着不同的布线方式，使得电子元件220的排列有所差异。所以在每一个检测区的温度检测单元210所设置的位置亦有所不同。

请参考「图7」所示，其为本发明的第三种实施态样示意图。在第三种实施态样中是提供热量输出查找表710。在储存单元230还储存热量输出查找表710。热量输出查找表710用以记录每一个电子元件220在运行时所产生的热量输出值。该控制单元240可以根据电子元件220的热量输出值计算最短时间的加热组合。以「图6」的电子装置200为例，由于每一个检测区中的电子元件220的组成数量不一，在加上每一个电子元件220的发热效率相异。所以在热量输出查找表710中还可以根据电子元件220的热量输出值，进一步的定义每一检测区的热量输出值。控制单元240可以根据不同检测区的热量输出值决定各检测区的驱动顺序。举例来说，若是北桥芯片的热量输出值是所有电子元件220中最高的，则可以优先对具有北桥芯片的检测区的各项电子元件220进行驱动。如此一来，可以藉由北桥芯片所产生的热量连带的影响同一检测区中的其他电子元件220。

当电子装置200的工作温度大于第一额定温度时，则代表电子装置200已经可以正常运作了。所以电子装置200可以开始运行开机的相关服务。

本发明除了在电子装置200开机过程中可以执行上述的加热处理，还可以在开机完成后通过操作系统234(或相应的执行程序)进行加热，请参考「图8」所示，其为本发明第四种实施态样示意图。

步骤S810：启动电子装置与多个电子元件；

步骤S820：运行温度监控程序，用以获取电子元件的工作温度；

步骤S830：由温度监控程序驱动电子元件，藉以提升电子元件的温度，使得电子装置的工作温度大于第一额定温度；

步骤S840：当电子装置的工作温度大于第一额定温度，电子装置在完成开机程序后载入加重负载程序；以及

步骤S850：加重负载程序决定电子元件的加热顺序。

本实施态样的步骤S810～S830与前述实施态样的开机过程相同，因此不再一一赘述。在电子装置200在开机过程中达到第一额定温度后，电子装置200随即运行相应的加重负载程序910。以个人计算机为例，个人计算机在完成开机过程的加温后，则个人计算机会开始运行操作系统234。若是以多媒体播放器为例，多媒体播放器在开机过程中完成加温后随即运行播放显示的相关程序(例如：播放界面、播放程序等)。

电子装置200在进入操作系统234(或播放程序等)后，电子装置200会载入加重负载程序910。加重负载程序910中可以记录预先设定的电子元件的加热顺序，也可以根据当前电子装置200的温度决定电子元件的加热顺序。此一实施态样除了可以针对多个电子元件的加热顺序作为设定，也可以分区进行加热。为能清楚说明决定分区加热顺序的过程，是以第三实施态样的多个检测区作为进一步的说明，请参考「图9A」与「图9B」所示。

步骤S910：使得电子装置进入运作模式；

步骤S920：运行温度监控程序，用以获取多个电子元件的工作温度；

步骤S930：根据工作温度决定由加强负载程序驱动电子元件，藉以提升电子元件的温度，使得电子装置的工作温度大于第一额定温度；

步骤S940：当电子装置的工作温度大于第一额定温度，电子装置在完成开机程序后载入加重负载程序；以及

步骤S950：加重负载程序决定所述电子元件的加热顺序。

在电子装置200完成开机的加热程序后，电子装置200随即进入相关的操作系统234(或应用程序)。电子装置200将运行后续的加热处理。首先，在电子装置200中划分成多个检测区，如「图9B」所示，在每一检测区设置一温度监测单元，用以监控该检测区中的多个电子元件。在电子装置200进行开机的过程中，运行温度监控程序获取检测区(611、612、613、614、615、616)的分区温度。加重负载程序910从检测区中选择其中之一，并发送运算指令至所选出的检测区中的电子元件，提升所选出的检测区的相邻的检测区的分区温度。换言之，加重负载程序910会随着不同分区的温度向邻近的检测区运行相应的程序，藉以驱动各个检测区中的电子元件。通过邻近的检测区的加热，带动所选出的检测区的温度。

加重负载程序持续的向电子元件220发出触发拉起指令(click rise)。其中，加重负载程序可以设定于一时间间隔内依照一定频率来向电子元件220发出触发拉起指令，使得电子元件220可以在一定时间内达到满载的的目的，进而提高电子元件220自身的温度。

本发明提供一具有温度调控的电子装置200及其调控方法可令电子装置200在低温的环境下，维持电子装置200的运作温度，使得电子装置200可以稳定的运行相关的应用程序。

虽然本发明以前述的较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (10)

1.一种可在低温环境中启动的电子装置，使得一电子装置于低温环境中进行开机过程时可以通过多个电子元件的运作，使得该电子装置的温度提高，该电子装置包括：

至少一温度检测单元，连接所述电子元件；

一储存单元，储存一温度监控程序与一全负载程序；以及

该控制单元，电性连接于该温度检测单元、所述电子元件与该储存单元；

其中，该控制单元通过该温度检测单元获取该电子元件的一运作温度，该控制单元执行该温度监控程序与该全负载程序，该全负载程序重复重启该电子装置，并于每一次重启时通过电流驱动所述电子元件，使得所述电子元件的一当前温度大于所属的一第二额定温度，该温度监测程序根据所有所述电子元件的该当前温度计算该电子装置的一工作温度，并判断该工作温度是否大于一第一额定温度。

2.如权利要求1所述的可在低温环境中启动的电子装置，其中该储存单元中储存一热量输出查找表，该热量输出查找表记录每一该电子元件在运行时所产生的一热量输出值，使得该控制单元根据所述电子元件的该热量输出值计算该电子装置相应的该工作温度。

3.一种电子装置的在低温环境中的启动方法，使得一电子装置在低温环境状态下开机的过程中提高该电子装置的温度，该启动方法包括以下步骤：

启动该电子装置；

运行一温度监控程序；

由该温度监控程序取得所述电子元件的温度；

若该电子元件的温度小于一第一额定温度，则运行一全负载程序；

由该全负载程序重复的重启该电子装置，使得重启时通过电流驱动对该电子元件的运作电流，藉以提升所述电子元件的温度，使得该电子装置的一工作温度大于一第一额定温度；以及

当该电子装置的该工作温度大于该第一额定温度，则该电子装置执行一开机程序。

4.如权利要求3所述的电子装置的在低温环境中的启动方法，其中由一基本输入输出系统或一引导装载程序运行该温度监控程序。

5.如权利要求3所述的电子装置的在低温环境中的启动方法，其中驱动该电子元件的步骤还包括：

由该温度监控程序载入所述电子元件的驱动顺序；

依照所述电子元件的驱动顺序，该全负载程序提高对该电子元件的运作电流，并由该温度监测程序检测该电子元件的该运作温度；

若该电子元件的该运作温度大于一第二额定温度，则该全负载程序依照所述电子元件的驱动顺序，选择次一该电子元件，并驱动该电子元件，直至完成所有所述电子元件为止；以及

由该温度监控程序取得所述电子元件的该运作温度，用以计算该电子装置的该工作温度。

6.如权利要求3所述的电子装置的在低温环境中的启动方法，其中驱动该电子元件的步骤还包括：

由该全负载程序同时驱动所述电子元件，并检测每一该电子元件的一运作温度；以及

根据所述电子元件的该运作温度，计算该电子装置的该工作温度。

7.一种电子装置的在低温环境中的启动方法，使得一电子装置在低温环境状态下开机完成后提高该电子装置的温度，该启动方法包括以下步骤：

使得该电子装置进入一运作模式；

运行一温度监控程序，用以获取多个电子元件的一工作温度；

根据该工作温度决定由一加强负载程序驱动所述电子元件，藉以提升所述电子元件的温度，使得该电子装置的该工作温度大于一第一额定温度；

当该电子装置的该工作温度大于该第一额定温度，该电子装置在完成一开机程序后载入一加重负载程序；以及

该加重负载程序决定所述电子元件的加热顺序。

8.如权利要求7所述的电子装置的在低温环境中的启动方法，其中该加重负载程序持续的向所述电子元件发出一触发拉起指令。

9.如权利要求7所述的电子装置的在低温环境中的启动方法，其中在启动该电子装置的步骤后还包括：

将该电子装置划分为多个检测区，每一检测区中包含多个电子元件；以及

运行该温度监控程序，用以获取所述检测区的该分区温度。

10.如权利要求7所述的电子装置的在低温环境中的启动方法，其中根据该加重负载程序决定所述电子元件的加热顺序的步骤中还包括：

该加重负载程序从所述检测区中选择其中之一，发送一运算指令至所选出的该检测区中的所述电子元件，提升所选出的该检测区的相邻的所述检测区的该分区温度；

该加重负载程序根据所述电子元件的一热量输出值，从所述电子元件中选择最大的该热量输出值的该电子元件；以及

对具有所选出的该电子元件的该检测区中的所述电子元件通过电流驱动进行加热。

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