CN1078682C - 风扇控制方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种散热控制方法与装置，尤指中央处理器(CPU)的风扇控制方法与装置，本发明应用容错(Fault Tolerance)理论的硬件重复( Hardware Redundancy)技术，利用至少两组的风扇装置及侦测电路装于散热片上，利用一监控电路提供讯息信号至母板传递风扇运转状况。一般状况各风扇装置处于低速运转，当侦测电路测得其一风扇运转效率降低时，监控电路可控制其它风扇装置提高转速，进而维持中央处理器运算工作的可靠度。

Description

风扇控制方法与装置

本发明涉及一种散热控制方法与装置，特别是，本发明是适用于伺服器电脑系统中晶片的散热方式，尤指中央处理器(CPU)的风扇控制方法与装置，以使中央处理器散热问题得以维持有效率的处理方式，并借以提升伺服器电脑系统的稳定度。

在个人电脑普及化之后，民众对电脑的功能及操作更为熟悉，印象也随之改变，认为电脑系统不必像以前需要在冷气房中小心维护。然而，随着中央处理器制造技术的不断提升，使得在有限的中央处理器面积内能够放入更多数量的晶体管，且在工作频率也大幅提升的情形下，使中央处理器的散热问题显然已成为影响电脑系统稳定度的主要因素之一。

每当面临电脑系统启动之后，中央处理器表面所散发的温度不断上升，现有技术解决的方式则加装散热片于中央处理器表面上，再者，并于该散热片上加装小型风扇以获得散热问题的改善。然而，加装散热片是以增加表面积的方式，借热传导以散发热源如中央处理器表面积的热能，但在有些电脑壳体中，如笔记型电脑则不可能接受大体积的散热片，且仪仅只靠加装散热片是无法有效改善中央处理器的散热问题。因此，市面上对于中央处理器的散热处理多半是散热片加上风扇装置，但风扇装置是采用电能且利用小型马达加以驱动，所以会有故障的问题存在，或是因灰尘累积所造成马达的不转或转速下降等问题，而且在前述问题发生时，若未能及时通知电脑使用者，将使得电脑系统的稳定度骤然降低，随时有可能造成损坏，对使用者或是制程控制将造成无法弥补的损失。

在伺服器电脑系统中，中央处理器长时间的运算工作是必然的情形，因此，中央处理器散热问题的处理较一般个人电脑更为重视。依现有技术在利用散热片及小型风扇之外，另外设有侦测电路可及时监控风扇的运转效率，以便当风扇问题发生时得以通知操作人员更换或检测风扇。然而，目前的技术主要仍是利用一个风扇装置加速散热片的散热效率，但在伺服器电脑中，风扇装置仍然可能发生上述运转的故障问题，且在操作人员尚未完成风扇装置维修之前，中央处理器散热效率下降，将使系统中中央处理器工作的可靠度在此时成为问题的焦点。因此，本发明发展一套散热方法与装置以维持中央处理器一直处于高效率的散热环境，将是有助于产业上的利用性及实用性。

本发明的主要目的是提供一种在中央处理器散热问题上具有高效率的散热环境的风扇控制方法与装置。

本发明的另一目的是提供一种风扇控制方法与装置，以提高中央处理器运算的可靠度。

本发明的再一目的是提供一种有效解决中央处理器散热问题的风扇控制方法与装置，进而增加电脑系统的稳定度。

有鉴于现有技术在中央处理器散热问题上所造成的缺点，本发明遂利用容错(Fault Tolerance)理论的硬件重复(Hardware Redundancy)技术，利用至少两组的风扇装置及侦测电路加装于散热片上，并利用一监控电路提供讯息信号至母板(Mother Board)传递风扇运转状况。

一般运转状况下，各风扇装置处于低速或非全速运转，当侦测电路测得其一风扇运转效率降低或故障时，监控电路可控制其它风扇装置提高转速至额定或全速运转以维持中央处理器有效的散热环境，并以输出讯息信号显示不正常状态的风扇装置，并可在不中断中央处理器散热环境下线上更换(Hot Swap)故障风扇，进而维持中央处理器运算工作的可靠度。待排除风扇运转故障后，该监控电路利用侦测电路得知各风扇正常运转，即刻恢复各风扇装置为低速或非全速运转。

由容错理论分析，利用硬件重复技术可提升系统容错能力，各硬件重复单元同时出现故障的机率很小，因此，运用在中央处理器散热问题上的处理，可较现有技术提高中央处理器在电脑系统中的可靠度及获得更佳的效果，并且得以延长风扇装置的寿命，使系统可处于长时间工作的稳定。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

一种风扇控制方法，适用于利用至少两组风扇装置进行散热，主要步骤包含：

步骤一：检测前述风扇装置的转速，至步骤二；

步骤二：根据前述转速，判断预设事件是否发生，是，至步骤三，否，则回至步骤一；

步骤三：提升未发生预设事件的风扇装置的运转效能，至步骤四；

步骤四：显示表示发生前述预设事件的讯息信号，至步骤五；

步骤五：检修发生前述预设事件的风扇装置，至步骤六；

步骤六：恢复前述风扇装置的运转为初始设定，至步骤一。

其中前述步骤二的预设事件为前述转速低于临界转速。

其中前述临界转速为低速转速。

其中前述步骤四的讯息信号包含显示发生前述预设事件的风扇装置。

其中前述步骤四的讯息信号包含输出一异常方波信号。

其中前述步骤三提升前述运转效能为风扇装置达额定转速。

其中前述步骤六的初始设定为控制前述风扇装置的转速介于临界转速与额定转速之间。

一种风扇控制方法，适用于控制两组风扇装置，主要步骤包含：

步骤一：侦测前述风扇装置的转速，至步骤二：

步骤二：其一风扇装置的前述转速是否低于临界转速，是，至步骤三，否，则回至步骤一；

步骤三：提升另一风扇装置的转速为额定转速，至步骤四；

步骤四：显示表示前述步骤二的风扇装置的讯息信号，至步骤五；

步骤五：检修前述步骤二的风扇装置，至步骤六；

步骤六：恢复两前述风扇装置的转速为初始转速，至步骤一。

其中前述步骤二的临界转速为低速转速。

其中前述步骤六的初始转速是介于临界转速与额定转速之间。

其中前述步骤四的讯息信号包含输出一预设方波信号。

一种风扇控制装置，可适用于散热工作，主要包含：

至少两组风扇装置，每一前述风扇装置包含驱动马达、感测器与速度控制器，其中前述感测器可输出一感测信号且前述速度控制器可输入指令信号控制前述驱动马达转速；及

一监控电路，可接收前述感测信号，当前述感测信号低于一临界信号时，该监控电路可输出一方波信号并输出指令信号至速度控制器提高驱动马达的转速。

其中前述临界信号为一低速运转信号。

其中前述方波信号为一中断信号。

本发明相比现有技术具有如下优点：

根据本发明风扇控制方法所实施的风扇控制装置，将可有效解决现有中央处理器散热技术的缺失与造成的不便，且本发明利用容错理论的硬件重复技术解决中央处理器散热问题，而提升中央处理器运算工作的可靠度，进而使系统的稳定度获得改善。

本发明风扇控制方法与装置在风扇发生故障事件中，可在不中断中央处理器散热环境下进行线上更换故障风扇，而不影响系统工作，以达到更佳的容错效果。

本发明风扇控制方法与装置及其诸多优点与特征将从下述详细说明及所附图示中得到进一步的了解。

【图示简单说明】

图1.是本发明风扇控制方法的流程图。

图2.是本发明风扇控制装置的功能方块图。

图3.是本发明风扇控制装置较佳实施例的电路图。

【图号说明】

201……驱动电源    202、203……风扇装置

204……监控电路    205……主机板

首先参阅图1，是显示本发明风扇控制方法的流程图。在本发明的实施例中，是采用两组风扇装置加以说明。本发明风扇控制方法为即时伺服控制，其步骤如下：

步骤101：侦测两组风扇的转速状态：

在两组风扇装置处于正常工作状态时，是初始设定风扇装置处于低速或非全速运转，因此，利用两风扇共同分担中央处理器散热的工作，以获得风扇装置长时间的使用，延长风扇装置寿命。获得侦测两组转速结果，至步骤102。

步骤102：判断两组风扇转速是否皆大于转速临界值：

前述转速临界值的设定是以使用几组风扇装置而定，使中央处理器的散热效率得以符合规格；若两者皆大于转速临界值，则回至步骤101继续侦测风扇转速，若其一转速低于转速临界值，则至步骤103。

步骤103：提升未故障风扇装置的运转效能：

当其一风扇装置发生故障后，使得中央处理器的散热效率下降，或者是低于规格，则借以提升另一组风扇装置的运转效能来达到提升中央处理器的散热效率，以维持中央处理器可靠地工作。前述运转效能指利用控制风扇达到额定转速。接着至步骤104。

步骤104：送出一讯息信号显示风扇装置发生运转问题，以通知系统使用者：

利用两风扇运转状态是否低于转速临界值为事件发生的判断条件，当事件发生时，则发出一讯息信号以通知系统使用者检查风扇装置，并排除故障原因。至步骤105。

步骤105：等待风扇装置故障排除：

若风扇故障状态一直未排除，则回至步骤104，继续发出讯息信号提醒系统使用者排除风扇故障；一直到风扇故障状态获得排除，至步骤106。

步骤106：恢复两组风扇装置为初始运转状态：

当风扇故障状态获得排除，利用侦测电路可测知故障风扇转速已上升，则控制两风扇恢复至原来设定的低速或非全速运转。回至步骤101，继续监控两风扇的运转效能。

利用上述详细说明将可获得了解本发明风扇控制方法的实施步骤，并配合下述本发明风扇控制装置以解决中央处理器散热问题。

请参考图2，是显示本发明风扇控制装置的功能方块图。本发明风扇控制装置包含一驱动电源201，提供风扇马达与其他电路的电源供应，根据本发明的实施例中，可利用伺服器电脑的电源获得驱动电源201；至少两组的风扇装置202、203，每一风扇装置包含驱动马达、感测器及速度控制器，前述驱动马达是带动风扇旋转，而感测器可侦测风扇的转速并产生一转速信号，且速度控制器可接受指令信号控制驱动马达的转速；及检控电路204，可接收来自风扇装置202、203的感测器所产生的转速信号，并执行转速状态的判断以决定事件的发生与否，当其一转速信号未达转速临界值设定时，监控电路204可输出指令信号至另一组风扇装置的速度控制器，以提升转速至高速运转或额定转速，同时输出一讯息信号至伺服器主机板(Mother Board)205，借以通知系统使用者检查或更换风扇。

根据本发明风扇控制方法的实施例中，前述风扇控制装置的检控电路204在事件未发生时，是输出以约5200rpm的方波信号表示为讯息信号，若事件发生时，则监控电路204则输出以低于5200rpm的方波信号表示为讯息信号，以区别风扇工作失常的状态，而进一步通知系统使用者检查或更换风扇。

在本发明风扇控制装置的另一实施例中，监控电路204在事件发生时可输出一中断信号至主机板，以显示前述讯息信号于适当的显示介面。

最后参考图3，是显示本发明风扇控制装置较佳实施例的电路图。电路的驱动电源Vcc可利用伺服器电脑系统的电源取得，其中FAN1与FAN2为风扇的马达，而经由电阻R1与R2可感测出流经前述马达的电枢电流，进而检测出马达的转速是否正常，而MOS Q1与Q2则为速度控制器，当其闸极接收监控电路的讯号时，可控制马达以额定或全速运转；其余电路元件即组成监控电路，其中包含一振荡电路，最后并在晶体管Q6的集极产生讯息信号输出至主机电路板。

在详细说明本发明的较佳实施例之后，熟悉该项技术人士可清楚的了解，凡依本实用新型的技术方案所做的等效替换，均应认为包含在本实用新型的技术方案内。

综上所述，本发明具有诸多优良特性，并解决现有技术在实务上与应用上的缺失与不便，提出有效的解决方法，完成实用可靠的装置，进而达成新颖且附经济效益的价值，实已符合发明专利的申请条件，依法提出专利申请。

Claims (14)

1.一种风扇控制方法，采用侦测电路监控风扇运转，其特征是：利用至少两组风扇装置进行散热，主要步骤包含：

步骤一：检测前述风扇装置的转速，至步骤二；

步骤二：根据前述转速，判断预设事件是否发生，是，至步骤三，否，则回至步骤一；

步骤三：提升未发生预设事件的风扇装置的运转效能，至步骤四；

步骤四：显示表示发生前述预设事件的讯息信号，至步骤五；

步骤五：检修发生前述预设事件的风扇装置，至步骤六；

步骤六：恢复前述风扇装置的运转为初始设定，至步骤一。

2.如权利要求1项所述的风扇控制方法，其特征是：其中前述步骤二的预设事件为前述转速低于临界转速。

3.如权利要求2项所述的风扇控制方法，其特征是：其中前述临界转速为低速转速。

4.如权利要求1项所述的风扇控制方法，其特征是：其中前述步骤四的讯息信号包含显示发生前述预设事件的风扇装置。

5.如权利要求1项所述的风扇控制方法，其特征是：其中前述步骤四的讯息信号包含输出一异常方波信号。

6.如权利要求1项所述的风扇控制方法，其特征是：其中前述步骤三提升前述运转效能为风扇装置达额定转速。

7.如权利要求2项或6项所述的风扇控制方法，其特征是：其中前述步骤六的初始设定为控制前述风扇装置的转速介于临界转速与额定转速之间。

8.一种风扇控制方法，采用侦测电路监控风扇运转，其特征是：用于控制两组风扇装置，主要步骤包含：

步骤一：侦测前述风扇装置的转速，至步骤二；

步骤二：其一风扇装置的前述转速是否低于临界转速，是，至步骤三，否，则回至步骤一；

步骤三：提升另一风扇装置的转速为额定转速，至步骤四；

步骤四：显示表示前述步骤二的风扇装置的讯息信号，至步骤五；

步骤五：检修前述步骤二的风扇装置，至步骤六；

步骤六：恢复两前述风扇装置的转速为初始转速，至步骤一。

9.如权利要求8项所述的风扇控制方法，其特征是：其中前述步骤二的临界转速为低速转速。

10.如权利要求8项所述的风扇控制方法，其特征是：其中前述步骤六的初始转速是介于临界转速与额定转速之间。

11.如权利要求8项所述的风扇控制方法，其特征是：其中前述步骤四的讯息信号包含输出一预设方波信号。

12.一种风扇控制装置，设有侦测电路监控风扇运转，其特征是：可适用于散热工作，主要包含：

至少两组风扇装置，每一前述风扇装置包含驱动马达、感测器与速度控制器，其中前述感测器可输出一感测信号且前述速度控制器可输入指令信号控制前述驱动马达转速；及

一监控电路，可接收前述感测信号，当前述感测信号低于一临界信号时，该监控电路可输出一方波信号并输出指令信号至速度控制器提高驱动马达的转速。

13.如权利要求12项所述的风扇控制装置，其特征是：其中前述临界信号为一低速运转信号。

14.如权利要求12项所述的风扇控制装置，其特征是：其中前述方波信号为一中断信号。

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