CN104281174A - 电子装置的温度控制装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电子装置的温度控制装置,所述温度控制装置与一待测电子装置以及一风扇模块连接,该控制系统包括一初始状态信息获取模块、一实时状态信息获取模块、一存储模块、一判断模块、一温度计算模块以及一风扇控制模块,该待测电子装置包括至少一个检测二极管。所述温度控制装置通过检测二极管的状态信息控制该检测二极管的环境温度,进而控制所述待测电子装置的工作温度,不但解决了对线路温度的控制问题,而且节约了因大量使用专用温度传感器产生的成本。本发明还提供了一种温度控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度控制装置及其方法,尤其涉及一种对电子装置的温度进行检测并控制的装置及其方法。
背景技术
随着电子产品的大量出现,人们也越来越多的使用电子产品,并享受这些电子产品带给生活的便利。但是,电子产品在使用中存在发热的问题,不但给产品和用户的安全带来威胁,更重要的是过量的发热会影响电子产品的性能,导致用户体验度不佳,因此必须对电子产品的发热量进行控制。电子产品的发热来自产品内部线路的发热,一般电子产品常会使用风扇控制模块来控制线路的温度,因而必须使用专用的温度传感器来对温度进行监控。在实际需求上,有时因为不需对温度做太精准的控制,所以传感器的精准度不用太高,但为了全面的监控线路温度,传感器势必是越多越好。基于产品成本上的考虑,传感器数量越多,相对零件成本越高,不利于降低生产成本。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种不使用专用的温度传感器对温度进行检测和控制的系统及其方法。
本发明提供了一种电子装置的温度控制装置,所述温度控制装置与一待测电子装置以及一风扇模块连接,该待测电子装置包括至少一个检测二极管,该温度控制装置包括:
一判断模块,用于判断所述检测二极管的负极电压是否低于一预设电压值;
一温度计算模块,用于在所述判断模块确定检测二极管的负极电压不低于一预设电压值时,计算该检测二极管的环境温度变化量,以及
一风扇控制模块,用于根据所述温度计算模块计算出的检测二极管的环境温度变化量确定所述风扇模块中多个风扇的转速变化量。
本发明还提供了一种电子装置的温度控制方法,该方法包括:
a),获取一检测二极管的负极电压并判断该检测二极管的负极电压是否低于一预设电压值,若低于,则进入步骤d);若不低于,则进入步骤b);
b),在所述检测二极管的负极电压不低于所述预设电压值时,计算所述检测二极管的实时环境温度变化量;
c),确定一风扇模块中多个风扇的实时转速变化量,并发送一控制命令控制该多个风扇的实时转速变化量;或
d),在所述检测二极管的负极电压低于所述预设电压值时,发送一风扇全速运转的控制命令控制该多个风扇全速运转。
本发明之一种电子装置的温度控制装置及其方法,使用一待测电子装置中的二极管做为检测二极管,对该待测电子装置的温度进行监控,不但解决了该待测电子装置的温度控制问题,而且节约了因大量使用温度传感器产生的成本,在实际生产中有很大的应用价值。
附图说明
图1为本发明一实施方式的系统模块图。
图2为本发明一实施方式的方法步骤流程图。
图3为本发明一范例中利用的温度转速对照表示意图。
图4为本发明另一实施方式的方法步骤图。
图5为本发明一范例中利用的温度转速变化量对照表示意图。
主要元件符号说明:
温度控制装置 | 100 |
待测电子装置 | 10 |
检测二极管 | 11 |
初始状态信息获取模块 | 20 |
实时状态信息获取模块 | 30 |
存储模块 | 40 |
温度转速对照表 | 401 |
温度转速变化量对照表 | 402 |
判断模块 | 50 |
温度计算模块 | 60 |
风扇控制模块 | 70 |
风扇模块 | 80 |
步骤 | S10~S15、S20~S28 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1,本发明提供了一种电子装置的温度控制装置100,所述温度控制装置100与一待测电子装置10以及一风扇模块80连接,该温度控制装置100包括一初始状态信息获取模块20、一实时状态信息获取模块30、一存储模块40、一判断模块50、一温度计算模块60以及一风扇控制模块70,该待测电子装置10还包括至少一个检测二极管11,该风扇模块80中包含多个风扇。在本实施方式中,该温度控制装置100为一具有多功能模块的控制装置,例如FPGA(现场可编程门阵列)、CPLD(复杂可编程逻辑器件)和MCU(微控制器)等。
所述检测二极管11原本为该待测电子装置10中的元件,本发明实施方式中,利用电子装置10内原本就存在的二极管作为检测二极管11,由于该检测二极管11的环境温度即为该待测电子装置10的工作温度,所以测量该检测二极管11的环境温度即可得知该待测电子装置10的工作温度。在本实施方式中,所述检测二极管11为常高逻辑电压的二极管,即正常工作状态下该检测二极管11正负极均处于相对的高电压状态,而当该待测电子装置10存在异常时,该检测二极管11的负极处于相对的低电压的状态。
所述初始状态信息获取模块20用于获取所述检测二极管11的初始状态信息。该初始状态信息包括该检测二极管11的初始顺向偏压、初始PN结温度,在一些实施方式中,该初始状态信息还包括该检测二极管11的初始负极电压。在一实施方式中,所述检测二极管11的初始状态信息预存于存储模块40中,该初始状态信息获取模块20从所述存储模块40中存储的的信息来获取检测二极管11的初始状态信息。在另一实施方式中,该初始状态信息获取模块20通过检测该检测二极管11的状态获取其初始状态信息。
所述实时状态信息获取模块30用于每隔一段时间获取所述检测二极管11的实时状态信息。该实时状态信息包括该检测二极管11的实时顺向偏压、实时PN结温度、实时负极电压等。
一种实施方式中,所述存储模块40用于存储所述检测二极管11的初始状态信息,以及所述检测二极管11的温度系数K、封装热阻Rthja、工作电流I以及一预设电压值U。在另一种实施方式中,所述存储模块40未存储所述检测二极管11的初始状态信息,但存储了所述检测二极管11的温度系数K、封装热阻Rthja、工作电流I以及一预设电压值U。
所述判断模块50用于根据所述预设电压值U判断所述检测二极管11的负极电压是否低于该预设电压值U。所述检测二极管11的负极电压可以是检测到的初始负极电压以及实时负极电压。
所述温度计算模块60根据所述检测二极管11的实时状态信息,以及温度系数K和封装热阻Rthja计算该检测二极管11的环境温度,即所述待测电子装置10的工作温度。
所述风扇控制模块70则根据所述温度计算模块60计算出的检测二极管11的环境温度确定所述风扇模块80中多个风扇的转速。
请参阅图2,为本发明一实施方式中用于所述温度控制装置100上的控制所述待测电子装置10温度的温度控制方法,该温度控制方法包括以下步骤:
步骤S10,初始状态信息获取模块20获取所述检测二极管11的初始状态信息。该初始状态信息包括该检测二极管11的初始顺向偏压、初始PN结温度或者另还包括该检测二极管11的初始负极电压等。
具体地,在本实施方式中,在待测电子装置10和所述温度控制装置100启动后,由所述初始状态信息获取模块20从存储模块40读取该检测二极管11的初始顺向偏压Vf1和初始PN结温度Tj1。
步骤S11,实时状态信息获取模块30获取所述检测二极管11的实时状态信息。该实时状态信息包括该检测二极管11的实时顺向偏压Vf以及实时负极电压Uf。在本实施方式中,所述实时状态信息获取模块30每隔一个时间间隔t1读取一次实时顺向偏压Vf和实时负极电压Uf。
步骤S12,判断模块50根据所述检测二极管11的实时负极电压Uf判断待测电子装置10的状态是否正常,若不正常,进入步骤S15;若正常,进入步骤S13。
具体地,在本实施方式中,所述存储模块40中存储有一预设电压值U,该判断模块50根据该预设电压值U判断所述检测二极管11的实时负极电压Uf是否低于该预设电压值U。若低于,说明所述待测电子装置10的状态存在异常;若不低于,说明该待测电子装置10的状态正常。
步骤S13,温度计算模块60根据所述检测二极管的初始状态信息以及实时状态信息计算该检测二极管11的实时环境温度。
具体地,在本实施方式中,所述存储模块40中还存储有该检测二极管11的温度系数K、封转热阻Rthja和工作电流I。
所述温度计算模块60首先根据该检测二极管11的初始顺向偏压Vf1、实时顺向偏压Vf、温度系数K以及公式ΔTj=(Vf-Vf1)/K计算出与该检测二极管11从初始顺向偏压Vf1变化到实时顺向偏压Vf的电压变化对应的该检测二极管11内部PN结的温度变化量ΔTj。
然后根据初始PN结温度Tj1以及公式Tj=Tj1+ΔTj计算出该检测二极管11的实时PN结温度Tj。
接着,根据该检测二极管11的实时顺向偏压Vf和工作电流I计算出实时功耗PD。在所述电测电子器件10中,该工作电流I为一固定值。
最后,根据封装热阻Rthja和实时功耗PD以及公式Ta=Tj-Rthja*PD计算出该检测二极管11的实时环境温度Ta。由于该检测二极管11的PN结外覆盖有封装材料,所以需要根据封装材料的热阻Rthja计算出该检测二极管11封装材料外的实时环境温度Ta。
步骤S14,风扇控制模块70根据所述温度计算模块60计算出的实时环境温度确定所述风扇模块80中多个风扇的实时转速,流程结束。
具体地,所述存储模块40中还存储有一温度转速对照表401,如图3所示,该温度转速对照表401中记载了所述检测二极管11的实时环境温度Ta和风扇模块80中多个风扇转速的对应关系,在图3给出的范例中,当实时环境温度Ta为50℃时,风扇模块80中风扇的转速为3000转每分钟;当实时环境温度Ta为55℃时,风扇模块80中风扇的转速为3250转每分钟。所述风扇控制模块70根据该温度转速对照表401和所述温度计算模块60计算出的实时环境温度Ta确定所述风扇模块80中多个风扇的实时转速,生成一含有该实时转速的控制命令,并将该控制命令发送至风扇模块80。
步骤S15,所述风扇控制模块70向风扇模块80发送一全速运转的控制命令,所述风扇模块70接收到该风扇控制模块60发送的控制命令后,根据该控制命令运行,流程结束。
请参阅图4,为本发明另一实施方式中用于所述温度控制装置100上的控制所述待测电子装置10温度的温度控制方法,该温度控制方法包括以下步骤:
步骤S20,初始状态信息获取模块20获取所述检测二极管11的初始状态信息。该初始状态信息包括该检测二极管11的初始顺向偏压、初始PN结温度和初始负极电压等。本实施方式中,所述初始状态信息获取模块20获得所述检测二极管11的即时检测的初始状态信息。
步骤S21,判断模块50根据所述检测二极管11的初始负极电压Uf1判断所述待测电子装置10的状态是否正常,若不正常,进入步骤S28;若正常,进入步骤S22。
具体地,在本实施方式中,所述存储模块40中存储有一预设电压值U,该判断模块50根据该预设电压值U判断所述检测二极管11的初始负极电压Uf1是否低于该预设电压值U。若低于,说明所述待测电子装置10的状态存在异常;若不低于,说明该待测电子装置10的状态正常。
步骤S22,温度计算模块60根据所述检测二极管11的初始状态信息计算该检测二极管11的初始环境温度。
具体地,在本实施方式中,所述存储模块40还存储有该检测二极管11的封装热阻Rthja以及工作电流I。
所述温度计算模块60首先根据所述存储模块40中存储的初始顺向偏压Vf1、工作电流I以及公式PD1=Vf1*I计算出该检测二极管11的初始功耗PD1。
然后,该温度计算模块60根据初始功耗PD1、初始PN结温度Tj1、封装热阻Rthja以及公式Ta1=Tj1-Rthja*PD1计算出该检测二极管11的初始环境温度Ta1。
步骤S23,风扇控制模块70根据所述温度计算模块60计算出的初始环境温度确定所述风扇模块80中多个风扇的初始转速。
具体地,所述存储模块40中还存储有一温度转速对照表401,如图3所示,该温度转速对照表401中记载了所述检测二极管11的初始环境温度Ta1和风扇模块80中多个风扇转速的对应关系,在图3给出的范例中,当初始环境温度Ta1为50℃时,风扇模块80中风扇的转速为3000转每分钟;当初始环境温度Ta1为55℃时,风扇模块80中风扇的转速为3250转每分钟。该风扇控制模块70根据该温度转速对照表401以及初始环境温度Ta1确定所述风扇模块80中多个风扇的初始转速,生成一含有该初始转速的控制命令,并将该控制命令发送至风扇模块80。
步骤S24,存储模块40存储由实时状态信息获取模块30读取所述检测二极管11的实时状态信息。该实时状态信息包括所述该检测二极管11的实时负极电压和最后一次以及前一次的实时顺向偏压。
具体地,在本实施方式中,所述存储模块40每隔一个时间间隔t2存储一次实时顺向偏压Vf和实时负极电压Uf,并由所述实时状态信息获取模块30读取该实时顺向偏压Vf和实时负极电压Uf。若经过了n*t2的时间,该存储模块40存储该检测二极管11的第n次实时顺向偏压Vfn以及第n-1次实时顺向偏压Vfn-1。例如,经过1*t2的时间,存储模块40存储检测二极管11的初始顺向偏压Vf1和第1次的实时顺向偏压Vf1;经过2*t2的时间,存储模块40只存储第1次的实时顺向偏压Vf1和第2次的实时顺向偏压Vf2。
步骤S25,判断模块50根据所述检测二极管11的实时负极电压Uf判断待测电子器件10的状态,若状态不正常,进入步骤S28;若正常,进入步骤S26。
具体地,判断模块50根据所述存储模块40中存储的预设电压值U判断所述检测二极管11的实时负极电压Uf是否低于该预设电压值U。若低于,说明所述待测电子装置10的状态存在异常;若不低于,说明该待测电子装置10的状态正常。
步骤S26,温度计算模块60根据所述检测二极管11的实时状态信息计算该检测二极管11的环境温度变化量ΔTa。
具体地,在本实施方式中,所述存储模块40中还存储有该检测二极管的温度系数K。
该温度计算模块60首先根据检测二极管11的第n-1次实时顺向偏压Vfn-1、第n次实时顺向偏压Vfn、温度系数K以及公式ΔTj=(Vfn-Vfn-1)/K计算出与该检测二极管11从第n-1次实时顺向偏压Vfn-1变化到第n次实时顺向偏压Vfn的电压变化对应的该检测二极管11内部PN结的温度变化量ΔTj。
然后,根据该检测二极管11的第n次实时顺向偏压Vfn和工作电流I计算出第n实时功耗PDn。在所述电测电子器件10中,该工作电流I为一固定值。
最后,根据封装热阻Rthja、第n实时功耗PDn和PN结温度变化量ΔTj以及公式ΔTa=ΔTj-Rthja*PDn计算出该检测二极管11的环境温度变化量ΔTa。由于该检测二极管11的PN结外覆盖有封装材料,所以需要根据封装材料的热阻Rthja计算出该检测二极管11封装材料外的环境温度变化量ΔTa。
步骤S27,风扇控制模块70根据所述温度计算模块60计算出的环境温度变化量确定所述风扇模块80中多个风扇的转速变化量,流程结束。
具体地,所述存储模块40中还存储有一温度转速变化量对照表402,如图5所示,该温度转速变化量对照表402中记载了所述检测二极管11的环境温度变化量ΔTa和风扇模块80中多个风扇转速变化量的对应关系,在图5给出的范例中,当环境温度变化量ΔTa为+1℃时,风扇模块80中风扇的转速变化量为+50转每分钟,即当检测二极管11的环境温度升高1℃,风扇的转速提高50转每分钟;当环境温度变化量ΔTa为-5℃时,风扇模块80中风扇的转速变化量为-250转每分钟,即当检测二极管11的环境温度降低5℃,风扇的转速降低250转每分钟。所述风扇控制模块70根据温度转速变化量对照表402和所述温度计算模块60计算出的环境温度变化量ΔTa确定所述风扇模块80中多个风扇的转速变化量,生成一含有该转速变化量的控制命令,并将该控制命令发送至风扇模块80。
步骤S28,所述风扇控制模块70向风扇模块80发送一全速运转的控制命令,所述风扇模块70接收到该风扇控制模块60发送的控制命令后,根据该控制命令运行,流程结束。
本发明之电子装置的温度控制装置及其方法,通过使用待测电子装置中的二极管做为检测二极管进行温度监测,并由温度控制装置检测并控制检测二极管的环境温度,进而达到控制待测电子装置工作温度的目的。本发明在保证待测电子装置正常工作的前提下,不使用专用的温度传感器,节省了因大量使用温度传感器产生的成本,在工业生产中有很大的应用价值。
本技术领域的普通技术人员应当认识到,以上的实施方式仅是用来说明本发明,而并非用作为对本发明的限定,只要在本发明的实质精神范围之内,对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种电子装置的温度控制装置,所述温度控制装置与一待测电子装置以及一风扇模块连接,该待测电子装置包括至少一个检测二极管,其特征在于,该温度控制装置包括:
一判断模块,用于判断所述检测二极管的负极电压是否低于一预设电压值;
一温度计算模块,用于在所述判断模块确定检测二极管的负极电压不低于一预设电压值时,计算该检测二极管的环境温度变化量,以及
一风扇控制模块,用于根据所述温度计算模块计算出的检测二极管的环境温度变化量确定所述风扇模块中多个风扇的转速变化量。
2.如权利要求1所述的温度控制装置,其特征在于,所述温度控制装置还包括:
一初始状态信息获取模块,用于获取所述检测二极管的初始状态信息;
一实时状态信息获取模块,用于获取所述检测二极管的实时状态信息,以及
一存储模块,用于存储所述读取模块读取到的初始状态信息及实时状态信息。
3.如权利要求2所述的温度控制装置,其特征在于,所述初始状态信息为预先存储于所述存储模块中存储的信息,包括所述检测二极管的初始顺向偏压以及初始PN结温度。
4.如权利要求2所述的温度控制装置,其特征在于,所述初始状态信息为所述电子装置开机后检测所述检测二极管获得的信息,包括所述检测二极管的初始顺向偏压、初始PN结温度及初始负极电压。
5.如权利要求3或4所述的温度控制装置,其特征在于,所述存储模块还用于存储检测二极管的温度系数、封装热阻以及工作电流,所述检测二极管的温度系数、封装热阻以及工作电流为定值,所述温度计算模块利用检测二极管的温度系数、封装热阻、工作电流以及检测二极管的实时状态信息计算获得该检测二极管的环境温度变化量。
6.如权利要求1所述的温度控制装置,其特征在于,所述温度控制装置包括一温度转速对照表存储于该温度控制装置内,该温度转速对照表用于记载所述检测二极管的实时环境温度和一风扇模块中多个风扇转速的对应关系。
7.如权利要求1所述的温度控制装置,其特征在于,所述温度控制装置还包括一温度转速变化量对照表存储于该温度控制装置内,该温度转速变化量对照表用于记载所述检测二极管的环境温度变化量和一风扇模块中多个风扇转速变化量的对应关系。
8.如权利要求1所述的温度控制装置,其特征在于,所述风扇控制模块还用于在所述判断模块判断所述检测二极管的负极电压低于所述预设值时,向风扇模块发送一全速运转的控制命令,控制所述风扇模块中多个风扇全速运转。
9.一种电子装置的温度控制方法,其特征在于,该方法包括:
a),获取一检测二极管的负极电压并判断该检测二极管的负极电压是否低于一预设电压值,若低于,则进入步骤d);若不低于,则进入步骤b);
b),在所述检测二极管的负极电压不低于所述预设电压值时,计算所述检测二极管的实时环境温度变化量;
c),确定一风扇模块中多个风扇的实时转速变化量,并发送一控制命令控制该多个风扇的实时转速变化量;或
d),在所述检测二极管的负极电压低于所述预设电压值时,发送一风扇全速运转的控制命令控制该多个风扇全速运转。
10.如权利要求9所述的温度控制方法,其特征在于,计算所述检测二极管的实时环境温度还包括步骤:
e),实时检测所述检测二极管的实时顺向偏压;
f),存储所述检测二极管的最后一次实时顺向偏压以及前一次的实时顺向偏压,及
g),根据所述存储的检测二极管的最后一次实时顺向偏压以及前一次的实时顺向偏压计算该检测二极管的环境温度变化量。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150114 |