CN104460900A - 具有散热控制装置的服务器 - Google Patents

Abstract

一种具有散热控制装置的服务器，包含至少一风扇单元与一散热控制装置，散热控制装置包含一风扇控制单元、一复杂可编程逻辑单元、一开关单元与一包含有一热敏电阻的矩形波产生单元。当风扇控制单元运行正常时，风扇单元的转速是由风扇控制单元所直接控制。当风扇控制单元运行异常时，复杂可编程逻辑单元关闭开关单元，使风扇单元的转速改由矩形波产生单元所控制，在矩形波产生单元的控制下，热敏电阻温度升高时使风扇单元转速变大，热敏电阻温度降低时使风扇单元转速变小。

Description

具有散热控制装置的服务器

技术领域

本发明涉及一种具有散热控制装置的服务器，尤指一种可依据热敏电阻的温度改变风扇的转速而进行散热的具有散热控制装置的服务器。

背景技术

随着科技日新月异的进步，网络的发达已使各种电子装置充斥着人们的生活，而建构网络所需的设备为服务器，一般而言，现有的服务器需要具备良好的散热效能，请参阅图1，图1为显示本发明先前技术的服务器的散热电路的电路示意图，如图1所示，散热电路PA1包含一施密特触发器PA11、一电容PA12、一偏压电路PA13、一定电阻PA14、一开关组件PA15以及一偏压电阻PA16。

施密特触发器PA11的第一连接点PA111耦接于电容PA12、偏压电路PA13以及定电阻PA14，施密特触发器PA11的第二连接点PA112耦接于偏压电路PA13、定电阻PA14、开关组件PA15、偏压电阻PA16以及风扇单元PA2。

其中，实务上用来控制风扇单元PA2转速的控制单元(图未绘示)处于异常状态时，会触发施密特触发器PA11产生矩形波而对风扇单元PA2进行控制，然而，施密特触发器PA11的输出是由偏压电路PA13以及定电阻PA14所决定，而由于定电阻PA14不能够调整，使得上述的矩形波的占空比为固定，因此在服务器过热时，会无法以较佳的效率进行散热，而当服务器冷却时，仍会以相当的转速进行散热而降低效能(如浪费电)。

发明内容

有鉴于现有服务器的散热电路的施密特触发器所产生的矩形波占空比固定而降低散热效率与效能的问题。缘此，本发明提供一种具有散热控制装置的服务器，其主要依据热敏电阻的温度而控制风扇的转速以进行散热。

基于上述目的，本发明所采用的主要技术手段为提供一种具有散热控制装置的服务器，包含至少一风扇单元与一散热控制装置，散热控制装置包含一风扇控制单元、一复杂可编程逻辑单元、一开关单元与一矩形波产生单元。风扇控制单元产生一脉冲宽度调制信号用以控制风扇单元转速，且产生一运行状态信号用以指示风扇控制单元的运行状态。复杂可编程逻辑单元耦接至风扇控制单元，用以检测运行状态信号以产生一控制信号。开关单元耦接至复杂可编程逻辑单元，用以接收控制信号以控制开关单元的开启或关闭。矩形波产生单元耦接至开关单元与风扇单元，用以产生一矩形波信号，矩形波信号传送至风扇单元；其中，矩形波产生单元包含一热敏电阻，当热敏电阻温度升高时，热敏电阻的阻值随之增大，矩形波信号的占空比(Duty On Ratio)亦随之增大，进而风扇单元转速变大；当热敏电阻温度降低时，热敏电阻的阻值随之减小，矩形波信号的占空比亦随之减小，进而风扇单元转速变小。

其中，当风扇控制单元运行正常时，复杂可编程逻辑单元检测运行状态信号处于正常工作状态，进而禁能控制信号，开关单元接收禁能的控制信号导致开关单元开启，进而使得矩形波产生单元输出关闭，脉冲宽度调制信号直接控制风扇单元转速；当风扇控制单元运行异常时，脉冲宽度调制信号处于异常状态，复杂可编程逻辑单元检测运行状态处于异常工作状态，进而致能控制信号，开关单元接收致能的控制信号导致开关单元关闭，进而使得矩形波产生单元输出矩形波信号去控制风扇单元转速。

其中，上述具有散热控制装置的服务器的附属技术手段的较佳实施例中，矩形波产生单元更包含一施密特(Schmitt)触发器、一匹配电容以及一偏压电路，施密特(Schmitt)触发器具有一输入端与一输出端，且输入端与输出端分别连接于一第一接点与一第二接点，匹配电容耦接于第一接点，偏压电路自第一接点依序串接一偏压组件与一匹配电阻而耦接至第二接点。此外，偏压组件自第一接点向第二接点为正偏压，且热敏电阻分别耦接于第一接点与第二接点，并且邻近于一工作组件而设置，藉以依据工作组件运作时的一工作温度而产生一反映出工作温度的电阻温度，使热敏电阻的阻值与电阻温度相对应。

上述具有散热控制装置的服务器的附属技术手段的较佳实施例中，第二接点经由一附加匹配电阻而耦接于一系统电压源，工作组件为一中央处理单元(Central Processing Unit；CPU)，风扇控制单元为一微控制单元(Micro Control Unit；MCU)，开关单元为一P沟道金属氧化物半导体(PMOS)开关。此外，在工作温度介于20℃与100℃之间时，热敏电阻的阻值是随着电阻温度的提升而升高，脉冲宽度调制信号经由复杂可编程逻辑单元而传送至风扇单元，且运行状态信号处于正常工作状态时，运行状态信号占空比为50％的方波。

藉由本发明所采用的具有散热控制装置的服务器的主要技术手段后，由于在风扇控制单元异常时，可依据热敏电阻的温度来改变风扇的转速，因此仍可有效率地散热并提升效能。

本发明所采用的具体实施例，将藉由以下的实施例及图式作进一步的说明。

附图说明

图1为显示本发明先前技术的服务器的散热电路的电路示意图；

图2为显示本发明较佳实施例的具有散热控制装置的服务器的方块示意图；

图3为显示本发明较佳实施例的矩形波产生单元与开关单元的电路示意图；

图4为显示本发明较佳实施例的施密特触发器的输入与输出波形的示意图；以及

图5为显示本发明较佳实施例的热敏电阻的温度阻值曲线图。

组件标号说明：

PA1                        散热电路

PA11                       施密特触发器

PA111                      第一连接点

PA112                      第二连接点

PA12                       电容

PA13                       偏压电路

PA14                       定电阻

PA15                       开关组件

PA16                       偏压电阻

PA2                        风扇单元

1                          具有散热控制装置的服务器

11                         风扇单元

12                         散热控制装置

121                        风扇控制单元

122                        复杂可编程逻辑单元

123                        开关单元

124                        矩形波产生单元

1241                       热敏电阻

1242                       施密特触发器

12421                      输入端

12422                      输出端

1243                       匹配电容

1244                       偏压电路

12441                      偏压组件

12442                      匹配电阻

125                        附加匹配电阻

126                        系统电压源

S1                         脉冲宽度调制信号

S2                         运行状态信号

S3                         控制信号

S4                         矩形波信号

VI                         第一接点

VO                         第二接点

VDD                        电压源

具体实施方式

由于本发明所提供的服务器系统，其组合实施方式不胜枚举，故在此不再一一赘述，仅列举一较佳实施例加以具体说明。

请一并参阅图2至图5，图2为显示本发明较佳实施例的具有散热控制装置的服务器的方块示意图，图3为显示本发明较佳实施例的矩形波产生单元与开关单元的电路示意图，图4为显示本发明较佳实施例的施密特触发器的输入与输出波形的示意图，图5为显示本发明较佳实施例的热敏电阻的温度阻值曲线图。

如图所示，本发明较佳实施例的具有散热控制装置的服务器1包含一风扇单元11以及一散热控制装置12，散热控制装置12包含一风扇控制单元121、一复杂可编程逻辑单元122、一开关单元123、一矩形波产生单元124、一附加匹配电阻125以及一系统电压源126。

风扇控制单元121为一微控制单元(Micro Control Unit；MCU)，但在其他实施例中可以其他具有控制处理能力的控制器替代。复杂可编程逻辑单元122耦接至风扇控制单元121以及风扇单元11，且复杂可编程逻辑单元122为一复杂可编程逻辑装置(Complex programmablelogic device；CPLD)。

开关单元123的闸极端耦接至复杂可编程逻辑单元122，并可为一P沟道金属氧化物半导体(PMOS)开关，但其他实施例可为NMOS开关。

矩形波产生单元124耦接至开关单元123与风扇单元11，具体来说，矩形波产生单元124包含一热敏电阻1241、一施密特(Schmitt)触发器1242、一匹配电容1243以及一偏压电路1244。

本发明较佳实施例中，如图5所示，热敏电阻1241的温度在大于20℃的状况下，热敏电阻1241的温度升高时，热敏电阻1241的阻值随之增大，而热敏电阻1241温度降低时，热敏电阻1241的阻值随之减小。

施密特(Schmitt)触发器1242具有一输入端12421与一输出端12422，且输入端12421与输出端12422分别连接于一第一接点VI与一第二接点VO，且施密特触发器1242耦接有一电压源VDD。

匹配电容1243的一端耦接于第一接点VI，另一端则是接地。偏压电路1244包含有一偏压组件12441与一匹配电阻12442，也就是说，偏压电路1244自第一接点VI依序串接偏压组件12441与匹配电阻12442而耦接至第二接点VO。此外，偏压组件12441为二极管，且自第一接点VI向第二接点VO为正偏压。

另外，热敏电阻1241分别耦接于第一接点VI与第二接点VO，并且邻近于一工作组件(图未标示)而设置，且工作组件为一中央处理单元(Central Processing Unit；CPU)，但不限于此。此外，第二接点VO经由附加匹配电阻125而耦接于系统电压源126。

风扇控制单元121用以产生一脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation；PWM)信号S1，脉冲宽度调制信号S1用以控制风扇单元11的转速，且风扇控制单元121也会产生一运行状态信号S2，运行状态信号S2用以指示风扇控制单元121的运行状态。

复杂可编程逻辑单元122用以检测运行状态信号S2以产生并传送出一控制信号S3，开关单元123用以接收控制信号S3以控制开关单元123的开启或关闭。

矩形波产生单元124用以产生一矩形波信号S4，矩形波信号S4供传送至风扇单元11。在此需要一提的是，当热敏电阻1241的温度升高时，热敏电阻1241的阻值随之增大，矩形波信号S4的占空比(Duty On Ratio，也可指Duty Cycle，即正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值)也随之增大，进而会使风扇单元11的转速变大；当热敏电阻1241温度降低时，热敏电阻1241的阻值随之减小，矩形波信号S4的占空比也随之减小，进而使风扇单元11的转速变小。此外，热敏电阻1241可依据工作组件运作时的一工作温度而产生一反映出工作温度的电阻温度，使热敏电阻1241的阻值与该电阻温度相对应。

具体来说，当风扇控制单元121运行正常时，复杂可编程逻辑单元122检测运行状态信号S2处于正常工作状态(本发明较佳实施例中，运行状态信号处于正常工作状态时，运行状态信号S2占空比为50％的方波)，进而禁能控制信号S3(于图3中为高电位的信号，例如为1)，开关单元123接收禁能的控制信号S3导致开关单元123开启(也就是导通，使得第二接点VO接地)，使得矩形波产生单元124输出关闭，脉冲宽度调制信号S1可经由复杂可编程逻辑单元122而传送至风扇单元11，进而直接控制风扇单元11转速。

当风扇控制单元121运行异常(例如故障或是电压不稳)时，脉冲宽度调制信号S1处于异常状态，复杂可编程逻辑单元122检测运行状态信号S2处于异常工作状态(例如是占空比非50％的方波、一直为高电位的信号或一直为低电位的信号)，进而致能控制信号S3(于图3中为低电位的信号，例如为0)，开关单元123接收致能的控制信号S3导致开关单元123关闭(亦即截止而不导通)，进而使得矩形波产生单元124输出矩形波信号S4来控制风扇单元121的转速。

其中，本发明较佳实施例中，矩形波信号S4的占空比是由热敏电阻1241的阻值所决定，其由于是邻近于工作组件，因此可确实依据服务器的工作组件的工作温度来感应出相对应的阻值，进而调整占空比而利用矩形波信号S4控制风扇单元11的转速。具体来说，在工作温度介于20℃与100℃之间时，热敏电阻1241的阻值是随着电阻温度的提升而升高。

在此进一步说明占空比与热敏电阻1241的阻值的关系，其中，如图4所示，欲计算其震荡周期的公式为T＝T1+T2＝Rh*C*ln(VDD+VT+)/(VDD-VT-)+(Rs*Rh*C*lnVT+/VT-)/(Rs+Rh)，而上述的Rh为热敏电阻1241的阻值，Rs为匹配电阻12442的阻值，C为匹配电容1243的电容值，VT+与VT-为第一接点VI的电压波形峰值与谷值，而此VT+与VT-由施密特触发器1242的规格所得，本发明较佳实施例以VT+＝1.89V与VT-＝1.086V为例。另外，VOH与VOL则为施密特触发器1242的输出电压，也就是第二接点VO的电压。

当Rh上升时，占空比D＝T1/(T1+T2)，将上述VT+＝1.89V与VT-＝1.086V以及VDD＝3.3V的值上述震荡周期的公式可求得，占空比D＝0.45121113/(0.45121113+0.55407561*(Rs/(Rs+Rh))，因而可得知热敏电阻1241的阻值与占空比D成正比，因此本发明较佳实施例所提供的具有散热控制装置的服务器1可确实实施。

另外，请进一步参阅图5，由上述占空比D＝0.45121113/(0.45121113+0.55407561*(Rs/(Rs+Rh))可知，当C＝0.1uF，Rs＝1KΩ；由图5所示的温度阻值曲线可得知在温度为20℃时，Rh为700Ω，占空比D大约为0.58；当温度为45℃时，Rh为900Ω，占空比D大约为0.61；当温度为100℃时，Rh为47KΩ，占空比D大约为0.98，因此，热敏电阻1241的温度与占空比D成正比。

综合以上所述，在采用本发明所提供的具有散热控制装置的服务器的主要技术手段后，由于在风扇控制单元异常时，可依据热敏电阻的温度来改变风扇的转速，因此可有效率地散热并提升效能。

藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求范围的范畴内。

Claims (9)

1.一种具有散热控制装置的服务器，其特征为，该具有散热控制装置的服务器包含：

至少一风扇单元；以及

一散热控制装置，包含：

一风扇控制单元，产生一脉冲宽度调制信号用以控制该风扇单元转速，且产生一运行状态信号用以指示该风扇控制单元的运行状态；

一复杂可编程逻辑单元，其耦接至该风扇控制单元，用以检测该运行状态信号以产生一控制信号；

一开关单元，其耦接至该复杂可编程逻辑单元，用以接收该控制信号以控制该开关单元的开启或关闭；以及

一矩形波产生单元，其耦接至该开关单元与该风扇单元，用以产生一矩形波信号，该矩形波信号传送至该风扇单元；其中，该矩形波产生单元包含一热敏电阻，当该热敏电阻温度升高时，该热敏电阻的阻值随之增大，该矩形波信号的占空比(Duty On Ratio)亦随之增大，进而该风扇单元转速变大；当该热敏电阻温度降低时，该热敏电阻的阻值随之减小，该矩形波信号的占空比亦随之减小，进而该风扇单元转速变小；

其中，当该风扇控制单元运行正常时，该复杂可编程逻辑单元检测该运行状态信号处于正常工作状态，进而禁能该控制信号，该开关单元接收禁能的该控制信号导致该开关单元开启，进而使得该矩形波产生单元输出关闭，该脉冲宽度调制信号直接控制该风扇单元转速；

其中，当该风扇控制单元运行异常时，该脉冲宽度调制信号处于异常状态，该复杂可编程逻辑单元检测该运行状态处于异常工作状态，进而致能该控制信号，该开关单元接收致能的该控制信号导致该开关单元关闭，进而使得该矩形波产生单元输出该矩形波信号去控制该风扇单元转速。

2.如权利要求1所述的具有散热控制装置的服务器，其特征为，该矩形波产生单元更包含：

一施密特(Schmitt)触发器，其具有一输入端与一输出端，且该输入端与该输出端分别连接于一第一接点与一第二接点；

一匹配电容，其耦接于该第一接点；以及

一偏压电路，其自该第一接点依序串接一偏压组件与一匹配电阻而耦接至该第二接点，其中，该偏压组件自该第一接点向该第二接点为正偏压；

其中，该热敏电阻分别耦接于该第一接点与该第二接点，并且邻近于一工作组件而设置，藉以依据该工作组件运作时的一工作温度而产生一反映出该工作温度的电阻温度，使该热敏电阻的阻值与该电阻温度相对应。

3.如权利要求2所述的具有散热控制装置的服务器，其特征为，该第二接点经由一附加匹配电阻而耦接于一系统电压源。

4.如权利要求2所述的具有散热控制装置的服务器，其特征为，该工作组件为一中央处理单元(Central Processing Unit；CPU)。

5.如权利要求1所述的具有散热控制装置的服务器，其特征为，该风扇控制单元为一微控制单元(Micro Control Unit；MCU)。

6.如权利要求1所述的具有散热控制装置的服务器，其特征为，该开关单元为一P沟道金属氧化物半导体(PMOS)开关。

7.如权利要求1所述的具有散热控制装置的服务器，其特征为，在该工作温度介于20℃与100℃之间时，该热敏电阻的阻值是随着该电阻温度的提升而升高。

8.如权利要求1所述的具有散热控制装置的服务器，其特征为，该脉冲宽度调制信号经由该复杂可编程逻辑单元而传送至该风扇单元。

9.如权利要求1所述的具有散热控制装置的服务器，其特征为，该运行状态信号处于正常工作状态时，该运行状态信号占空比为50％的方波。