CN107989816B - 风扇控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种风扇控制方法包括：判断一处理器的一处理器功率负载值是否大于一负载门槛值；判断一处理器的一处理器温度是否不大于一温度门槛值；依据该负载判断结果与该温度判断结果对应选取一组PID系数，该PID系数包括一比例系数与一对应的积分系数；获取该处理器的一温差值，并依据该温差值与该组PID系数产生一第一脉冲宽度调变值；以及接收该主板上的至少一电子元件的一工作温度计算产生一第二脉冲宽度调变值，将该第一脉冲宽度调变值与多个第二脉冲宽度调变值对比并获取其中的最大值以产生一风扇控制信号以控制该风扇运行。

Description

风扇控制方法
技术领域
本发明关于一种风扇控制方法，特别是一种适应性的风扇控制方法。
背景技术
传统风扇控速策略常采用一般的比例积分微分(proportion integrationdifferentiation,PID)控速或是线性控速。但是，一般的比例积分微分控速在系统元件功耗变化剧烈的时候不能即时地响应，容易造成元件瞬间温度过高；而对于线性控速来说，线性控速这种控制方式的适用性较差，且容易浪费功耗。
发明内容
本发明在于提供一种风扇控制方法，以克服以往的比例积分微分控速与线性控速的缺点。
本发明公开了一种风扇控制方法。所述的风扇控制方法适用于一主板。该主板设置有一处理器且电性连接一风扇以对该主板进行散热。此风扇控制方法包括：判断该处理器的一处理器功率负载值是否大于一负载门槛值，并据以产生一负载判断结果；判断该处理器的一处理器温度是否不大于一温度门槛值，并据以产生一温度判断结果；依据该负载判断结果与该温度判断结果对应选取一组PID系数，该PID系数包括一比例系数与一对应的积分系数；获取该处理器的一温差值，并依据该温差值与该组PID系数产生一第一脉冲宽度调变值；以及接收该主板上的至少一电子元件的一工作温度计算产生一第二脉冲宽度调变值，将该第一脉冲宽度调变值与该多个第二脉冲宽度调变值对比并获取其中的最大值以产生一风扇控制信号以控制该风扇运行。
以上关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的权利要求书更进一步的解释。
附图说明
图1为根据本发明一实施例所绘示的风扇控制方法的步骤流程图。
图2为根据本发明另一实施例所绘示的风扇控制方法的部分步骤的步骤流程图。
图3为根据本发明另一实施例所绘示的风扇控制方法的部分步骤的步骤流程图。
图4为根据本发明另一实施例所绘示的风扇控制方法的部分步骤的步骤流程图。
图5为根据本发明另一实施例所绘示的风扇控制方法的部分步骤的步骤流程图。
图6A为根据本发明一实施例所绘示的风扇控制方法的部分步骤的方法流程图。
图6B为根据本发明一实施例所绘示的风扇控制方法的另一部分步骤的方法流程图。
图6C为根据本发明一实施例所绘示的风扇控制方法的又一部分的方法流程图。
图7A为根据本发明一实施例所绘示的风扇控制方法的实验结果示意图。
图7B为根据一对照实施例所绘示的风扇控制方法的实验结果示意图。
图7C为根据本发明另一实施例所绘示的风扇控制方法的实验结果示意图。
图7D为根据另一对照实施例所绘示的风扇控制方法的实验结果示意图。
图7E为根据本发明再一实施例所绘示的风扇控制方法的实验结果示意图。
图7F为根据再一对照实施例所绘示的风扇控制方法的实验结果示意图。
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使本领域的技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求书及附图，本领域的技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例是进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
请参照图1，图1为根据本发明一实施例所绘示的风扇控制方法的步骤流程图。本发明提供了一种风扇控制方法，此风扇控制方法适用于一主板。此主板设置有一处理器，且此主板电性连接一风扇以对主板进行散热。本发明所提供的风扇控制方法例如可用于主板上的控制芯片，但不以此为限。如图1所示，此风扇控制方法包括：于步骤S101中，判断该处理器的一处理器功率负载值是否大于一负载门槛值，并据以产生一负载判断结果；于步骤S103中，判断该处理器的一处理器温度是否不大于一温度门槛值，并据以产生一温度判断结果；于步骤S105中，依据该负载判断结果与该温度判断结果对应选取一组PID系数，该PID系数至少包括一比例系数与一对应的积分系数；于步骤S107中，获取该处理器的一温差值，并依据该温差值与该组PID系数产生一第一脉冲宽度调变值；于步骤S109中，接收该主板上的至少一电子元件的一工作温度计算产生一第二脉冲宽度调变值，将该第一脉冲宽度调变值与多个第二脉冲宽度调变值进行比对，并获取该第一脉冲宽度调变值与该多个第二脉冲宽度调变值中的最大值以产生一风扇控制信号以控制该风扇运行。
除了上述的步骤之外，本发明所提供的风扇控制方法还包括其他的步骤。请一并参照图2至图5，图2至图5分别为根据本发明的四个实施例所绘示的风扇控制方法的部分步骤的步骤流程图。
如图2所示，在步骤S201中，当负载判断结果为否且该温度判断结果为是时，依据对应选取的该PID系数设定该比例系数为第一常数值，并设定该积分系数为第一积分值；在步骤S203中，当该负载判断结果为否且该温度判断结果为否时，依据对应选取的该PID系数设定该比例系数为第二常数值，并设定该积分系数为第一积分值，其中，该第一常数值与该第二常数值为不同数值。
如图3所示，在步骤S301中，判断该温差值是否小于一温差门槛值；在步骤S303中，当负载判断结果为否且该温度判断结果为是时，该温差门槛值设定为一第一温差门槛值；在步骤S305中，当该温差值不小于该第一温差门槛值时，调整该温差值的数值为该第一温差门槛值；在步骤S307中，当该负载判断结果为否且该温度判断结果为否时，该温差门槛值设定为一第二温差门槛值；在步骤S309中，当该温差值不小于该第二温差门槛值时，调整该温差值的数值为该第二温差门槛值；在步骤S311中，依据调整后的该温差值与该组PID系数产生该第一脉冲宽度调变值。
如图4所示，在步骤S401中，依据该温差值与该组PID系数产生一占空比(dutycycle)增加量，该占空比增加量关联于该风扇控制信号的占空比；在步骤S403中，依据于一设定时间内于该处理器负载值的至少一历史数值判断该处理器负载值的变换趋势是否呈渐增趋势；在步骤S405中，当该变化趋势为一渐增趋势且对应该设定时间内产生的该占空比增加量存在负值时，去除多个该占空比增加量中的负值；在步骤S407中，依据去除负值的该占空比增加量产生该第一脉冲宽度调变值。
如图5所示，在步骤S501中，依据该温差值与该组PID系数产生一当前脉冲宽度调变信号；在步骤S503中，获取该风扇控制信号的至少一历史控制信号，将该至少一历史控制信号与该当前脉冲宽度调变信号进行平均以产生该第一脉冲宽度调变信号。
请一并参照图6A至6C以更进一步地说明风扇控制方法，图6至图6C为根据本发明一实施例所绘示的风扇控制方法的方法流程图。于实务上，主板可能设置有一或多个处理器，在图6A至图6C所示的实施例中举主板上具有两个处理器为例进行说明。
于步骤S601中，取得处理器的各项相关参数，例如处理器当前的处理器功率负载值、处理器的额定功率以及处理器的温度值，但不以此为限。
在步骤S603中，比较处理器功率负载值是否大于负载门槛值。所述的负载门槛值例如为处理器的额定功率乘上一倍率。在此实施例中，负载门槛值例如微处理器的额定功率乘上0.92。当判断所述的两个处理器其中之一的处理器功率负载值不大于负载门槛值时，进行步骤S605；反之，当判断所述的两个处理器其中之一的处理器功率负载值大于负载门槛值时，进行步骤S627。
在步骤S605中还判断处理器温度是否小于温度门槛值。温度门槛值例如为处理器的工作温度上限加上一补偿值或是扣除一补偿值。在此实施例中，所述的温度门槛值为处理器的工作温度上限减5度(摄氏，Celsius)。当判断处理器温度小于温度门槛值时，进行步骤S607。而当判断处理器温度不小于温度门槛值时，进行步骤S609。
在步骤S607中，判断处理器的一温差值是否小于一第一参考值。于实务上，温差值可以是当前的处理器温度与一历史温度的差值。而所述的历史温度例如是一预设时间前的处理器温度。在此实施例中，温差值例如为当前的处理器温度与1秒前的处理器温度的差值，而第一参考值例如为5度(摄氏)。当判断处理器的温差值小于第一参考值时，进行步骤S611。当判断处理器的温差值不小于第一参考值时，进行步骤S613。
在步骤S609中，判断所述的处理器的一温差值是否小于一第二参考值。温差值的相关细节如前述，于此不再赘述。在此实施例中，第二参考值例如为10度。当判断处理器的温差值小于第二参考值时，进行步骤S615。当判断处理器的温差值不小于第二参考值时，进行步骤S617。
在步骤S611中，依据对应选取的PID系数设定比例系数为第一常数值，并设定积分系数为第一积分值。在此实施例中，第一常数值为3.5，第一积分值为0.5。
在步骤S613中，将温差值调整为第一温差门槛值。
在步骤S615中，依据对应选取的PID系数设定比例系数为第二常数值，并设定该积分系数为第一积分值，其中，该第一常数值与该第二常数值为不同数值。在此实施例中，第二常数值为2。
在步骤S617中，将温差值调整为第二温差门槛值。
在步骤S619中，依据温差值与所选择的PID系数产生当前脉冲宽度调变值。
在步骤S621中，将至少一历史脉冲宽度调变值与该当前脉冲宽度调变值进行平均以产生第一脉冲宽度调变值。所述的历史脉冲宽度调变值例如为之前算出的当前脉冲宽度调变值。在此实施例举将当前脉冲宽度调变值与两个历史脉冲宽度调变值进行平均，但是进行平均运算所采用的历史脉冲宽度调变值的数量并不以此为限。
在步骤S623中，将第一脉冲宽度调变值与多个第二脉冲宽度调变值对比并获取其中的最大值以产生一风扇控制信号以控制风扇运行。所述的各第二脉冲宽度调变值例如分别关联于主板上除了处理器以外的至少一电子元件的电源相对应的脉冲宽度调变值。所述的至少一电子元件例如为NVMe接口、内存或是硬盘，但不以此为限。
当由步骤S623进入步骤S625中时，输出步骤S623中所选择的脉冲宽度调变值至电源模块以产生相应的脉冲宽度调变信号以作为风扇控制信号。在一实施例中，所述的风扇控制信号为脉冲宽度调变信号，所述的脉冲宽度调变值例如为占空比(duty cycle)增加量，此占空比增加量关联于风扇控制信号的占空比。在一实施例中，还依据于一设定时间内于该处理器负载值的至少一历史数值判断该处理器负载值的变换趋势是否呈渐增趋势。当该变化趋势为一渐增趋势且对应该设定时间内产生的该占空比增加量存在负值时，去除多个该占空比增加量中的负值；以及依据去除负值的该占空比增加量产生该第一脉冲宽度调变值。在一实施态样中，当处理器的耗能大于设定值时，将当下的处理器耗能(或是系统的总耗能)与前一时刻(例如为前一秒)取得的处理器耗能(或是系统的总耗能)进行比对。当下的处理器耗能(或是系统的总耗能)大于前一时刻取得的处理器耗能(或是系统的总耗能)时，即判断为渐增趋势，并进行相应的处理。
请再回头参照图6A的步骤S603。如前述地，当在步骤S603中判断所述的两个处理器其中之一的处理器功率负载值大于负载门槛值时，进行步骤S627。
请接着参照图6B，在步骤S627中，判断处理器温度是否小于温度门槛值，相关细节相仿于步骤S605，于此不再赘述。当于步骤S627中判断处理器温度小于温度门槛值时，进行步骤S631。而当判断处理器温度不小于温度门槛值时，进行步骤S629。
在步骤S629中，依据对应选取的PID系数设定比例系数为第三常数值，并设定积分系数为第一积分值。在此实施例中，第三常数值为2，但不以此为限。
在步骤S631中，依据对应选取的PID系数设定比例系数为第四常数值，并设定积分系数为第一积分值。在此实施例中，第四常数值为6，但不以此为限。
在步骤S633中，依据温差值与所选择的PID系数产生当前脉冲宽度调变值。
在步骤S635中，将至少一历史脉冲宽度调变值与该当前脉冲宽度调变值进行平均以产生第一脉冲宽度调变值。相关细节相仿于步骤S621，于此不再赘述。
在步骤S637中，将第一脉冲宽度调变值与多个第二脉冲宽度调变值对比并获取其中的最大值以产生一风扇控制信号以控制风扇运行。相关细节相仿于步骤S623，于此不再赘述。
当由步骤S637进入步骤S625中时，输出步骤S637中所选择的脉冲宽度调变值至电源模块以产生相应的脉冲宽度调变信号以做为风扇控制信号。
在图6C中还公开了步骤S639与步骤S641。在步骤S639中取得前述的主板上除了处理器以外的至少一电子元件的工作温度。于步骤S641中，依据所述的至少一电子元件的工作温度取得前述的第二脉冲宽度调变值，以供步骤S623与步骤S637使用。
请接着参照图7A至图7F，图7A为根据本发明一实施例所绘示的风扇控制方法的实验结果示意图，图7B为根据一对照实施例所绘示的风扇控制方法的实验结果示意图，图7C为根据本发明另一实施例所绘示的风扇控制方法的实验结果示意图，图7D为根据另一对照实施例所绘示的风扇控制方法的实验结果示意图，图7E为根据本发明再一实施例所绘示的风扇控制方法的实验结果示意图，图7F为根据再一对照实施例所绘示的风扇控制方法的实验结果示意图。在图7A至图7F中以主板上具有处理器A与处理器B为例进行实验。
图7A与图7B所对应的测项为瞬间提升处理器的功耗，以瞬间提升处理器温度至工作温度上限，借以测试本发明所提供的风扇控制方法与现有技术的效果差异。图7A对应于本发明所提供的风扇控制方法，图7B则对应于现有技术。由图7B可见，在现有技术之下，处理器温度的曲线在响应时间30至100之间有明显的波峰，比稳定状态温度高出很多，并接近一系统警示温度值Tjmax。所述的系统警示温度值Tjmax例如为处理器能够正常运作下的最高温度，当处理器的温度大于此系统警示温度值Tjmax时，处理器会被强迫降频以降低处理器温度。同时，在图7B中，风扇的响应时间较长，响应速度较慢，容易降温不及而导致元件过热。而如图7A所示，在本发明所提供的风扇控制方法之下，处理器温度的曲线无明显波峰温度，最终稳定在所欲的目标值，而且响应时间与响应速度远优于现有技术。换句话说，本发明所提供的风扇控制方法在功耗剧烈变化时可以防止元件因为快速上升的温度而过热。
图7C与图7D所对应的测项为先提升一部分功耗再继续缓慢提升处理器功耗，以渐进地提升处理器温度。如图7D可见，现有技术在功耗逐渐改变的情况下，响应速度缓慢，且处理器温度的曲线有明显的波峰。对比可见，本发明所提供的风扇控制方法所对应的处理器温度的曲线的超调量(overshoot)小于现有技术的超调量，并能较快响应温度变化。
图7E与图7F则对应于低功耗测试。如图7E与图7F所示，在本发明所提供的风扇控制方法之下，处理器温度的曲线的稳定时间更短，且超调量也更小。
综合以上所述，本发明提供了一种风扇控制方法，依据第一脉冲宽度调变值与第二脉冲宽度调变值当中最大者来产生风扇控制信号。其中，第一脉冲宽度调变值关联于处理器功率负载与处理器温度，而第二脉冲宽度调变值关联于主板上的其他电子元件的工作温度。借此，融合了PID控速与线性控速，而且兼具了PID控速与线性控速的优点且不具有反应过慢与浪费功耗的问题，相当具有实用性。
虽然本发明以前述的实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考所附的权利要求书。

Claims (8)

1.一种风扇控制方法，适用于一主板，该主板设置有一处理器且电性连接一风扇以对该主板进行散热，其特征在于，包括：
判断该处理器的一处理器功率负载值是否大于一负载门槛值，并据以产生一负载判断结果；
判断该处理器的一处理器温度是否不大于一温度门槛值，并据以产生一温度判断结果；
依据该负载判断结果与该温度判断结果对应选取一组比例积分微分系数，该组比例积分微分系数包括一比例系数与一对应的积分系数；
获取该处理器的一温差值，并依据该温差值与该组比例积分微分系数产生一第一脉冲宽度调变值；以及
接收该主板上的至少一电子元件的一工作温度计算产生一第二脉冲宽度调变值，将该第一脉冲宽度调变值与多个第二脉冲宽度调变值对比并获取其中的最大值以产生一风扇控制信号以控制该风扇运行。
2.根据权利要求1所述的风扇控制方法，其特征在于，当负载判断结果为否且该温度判断结果为是时，依据对应选取的该组比例积分微分系数设定该比例系数为一第一常数值，并设定该积分系数为一第一积分值；
当该负载判断结果为否且该温度判断结果为否时，依据对应选取的该组比例积分微分系数设定该比例系数为一第二常数值，并设定该积分系数为该第一积分值，其中，该第一常数值与该第二常数值为不同数值。
3.根据权利要求1所述的风扇控制方法，其特征在于，还包括判断该温差值是否小于一温差门槛值；
当负载判断结果为否且该温度判断结果为是时，该温差门槛值设定为一第一温差门槛值；
当该温差值不小于该第一温差门槛值时，调整该温差值的值为该第一温差门槛值；
当该负载判断结果为否且该温度判断结果为否时，该温差门槛值设定为一第二温差门槛值；
当该温差值不小于该第二温差门槛值时，调整该温差值的值为该第二温差门槛值；以及
依据调整后的该温差值与该组比例积分微分系数产生该第一脉冲宽度调变值。
4.根据权利要求1所述的风扇控制方法，其特征在于，当该负载判断结果为是时，根据该温度判断结果的不同对应选取不同组的该组比例积分微分系数从而计算产生该第一脉冲宽度调变值。
5.根据权利要求1所述的风扇控制方法，其特征在于，当该负载判断结果为是且该温度判断结果为否时，依据对应选取的该组比例积分微分系数设定该比例系数为一第二常数值，并设定该积分系数为一第一积分值。
6.根据权利要求1所述的风扇控制方法，其特征在于，当该负载判断结果为是且该温度判断结果为是时，依据对应选取的该组比例积分微分系数设定该比例系数为一第三常数值，并设定该积分系数为一第一积分值。
7.根据权利要求5或6所述的风扇控制方法，其特征在于，该风扇控制信号为一脉冲宽度调变信号，该风扇控制方法还包括：
依据该温差值与该组比例积分微分系数产生一占空比增加量，该占空比增加量关联于该风扇控制信号的占空比；
依据于一设定时间内于该处理器功率负载值的至少一历史数值判断该处理器功率负载值的变化趋势是否呈渐增趋势；
当该变化趋势为一渐增趋势且对应该设定时间内产生的该占空比增加量存在负值时，去除多个该占空比增加量中的负值；以及
依据去除负值的该占空比增加量产生该第一脉冲宽度调变值。
8.根据权利要求1所述的风扇控制方法，其特征在于，于依据该温差值与该组比例积分微分系数产生该第一脉冲宽度调变值的步骤中，还包括：
依据该温差值与该组比例积分微分系数产生一当前脉冲宽度调变值；以及
获取至少一历史脉冲宽度调变值信号，将该至少一历史脉冲宽度调变值信号与该当前脉冲宽度调变值进行平均以产生该第一脉冲宽度调变值。
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