CN108691797B - 一种散热风扇调速控制装置及方法 - Google Patents

一种散热风扇调速控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种散热风扇调速控制装置及方法。装置包括电子器件、数据获取模块、函数计算模块、电源监控模块、温度获取模块和控制模块。方法包括：对电子器件进风温度进行区间划分，获取不同温度区间下的电子器件功率和风扇转速数据对；将所述数据对进行函数拟合，得到不同温度区间下，风扇转速对于电子器件功率的二次函数，并将该二次函数存放在控制模块中；根据电子器件功率，结合当前电子器件进风温度下的二次函数，计算需要的风扇转速。与现有技术相比，本发明提高调控精度，避免了温度和风扇转速的较大波动。

Description

一种散热风扇调速控制装置及方法
技术领域
本发明涉及服务器散热技术领域,具体地说是一种散热风扇调速控制装置及方法。
背景技术
随着服务器技术的发展，服务器内部的部件密度越来越高，单个器件功耗越来越高，服务器整体功耗增长较快。风冷依然是主流的散热技术，风冷散热中，系统风扇的调速直接影响到系统运行的可靠性和噪音。
在BMC(Baseboard Management Controller，基板管理控制器)无法读取电子器件内部的核心温度时，均是依据某些传感器的数值，按照电子器件的最大功耗进行风扇转速计算，这种情况下，风扇转速余量较大，调控过于粗狂，风扇输入电力能源浪费较多，但如果不以最大电子器件负荷进行计算则无法满足电子器件满负荷运行状态。
温度传感器的温度读取数据精度经常受外部气流的影响，如主板上的传感器，经常受到吹来的热风温度影响，读取精度较差，且读数存在较大的温度波动，经常使风扇的转速出现较大波动。
发明内容
为了解决上述常见调控方式的调控精度差和温度波动大的问题，本发明提出了一种散热风扇调速控制装置及方法，即进风温度分段与电子器件功率监控相结合的方法。
本发明实施例解决其技术问题采取的技术方案是：
一方面提供了一种散热风扇调速控制装置，所述装置包括数据获取模块、函数计算模块、电源监控模块、温度获取模块和控制模块；
所述数据获取模块对电子器件进风温度进行区间划分，获取不同温度区间下的电子器件功率和风扇转速数据对，并将数据对传输给函数计算模块；
所述函数计算模块将所述数据对进行函数拟合，得到不同温度区间下，风扇转速对于电子器件功率的二次函数，并将该二次函数存放在控制模块中；
所述电源监控模块获取电子器件功率，并将所述电子器件功率传输给所述控制模块；
所述温度获取模块获取电子器件进风温度，并将所述电子器件进风温度传输给所述控制模块；
所述控制模块接收电子器件进风温度和电子器件功率，根据不同温度区间的二次函数，计算风扇转速，对风扇转速进行调整。
另一方面，本发明还提供了一种散热风扇调速控制方法，包括以下步骤：
S1，对电子器件进风温度进行区间划分，获取不同温度区间下的电子器件功率和风扇转速数据对；
S2，将所述数据对进行函数拟合，得到不同温度区间下，风扇转速对于电子器件功率的二次函数；
S3，根据电子器件功率，结合当前电子器件进风温度下的二次函数，计算需要的风扇转速。
可选地，选取温度区间的中间温度，获取若干在所述中间温度的电子器件功率和风扇转速数据对。
可选地，所述温度区间包括多个，每个温度区间对应一个二次函数，。
可选地，步骤S3的具体过程为：
按预先设定的周期接收电子器件进风温度，确定该进风温度所在的温度区间，并获取该温度区间对应的二次函数，将电子器件功率代入该二次函数，计算风扇转速。
可选地，计算连续N个周期的电子器件功率的平均值，将该电子器件功率平均值代入二次函数，计算风扇转速。
可选地，连续N个周期是当前周期以及与当前周期相邻的前N-1个周期。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
1、将风扇的进风温度划分为不同的温度区间，并在每个温度区间内拟合出风扇转速相对于电子器件功率的二次函数，调试过程中根据不同温度区间的二次函数，计算风扇转速，提高调控精度，避免了温度和风扇转速的较大波动。
2、将电子器件功率或连续N个周期的电子器件功率的平均值代入电子器件进风温度区间的二次函数，计算出风扇转速值，避免了按照电子器件的最大功耗进行风扇转速计算，可以减少风扇输入电力能源浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是散热风扇调速控制装置的结构示意图；
图2是散热风扇调速控制方法实施例1的流程示意图；
图3是20℃时拟合的二次函数；
图4是散热风扇调速控制方法实施例2的流程示意图；
图中：1电子器件、2数据获取模块、3函数计算模块、4电源监控模块、5温度获取模块、6控制模块。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
图1中，散热风扇调速控制装置包括电子器件1、数据获取模块2、函数计算模块3、电源监控模块4、温度获取模块5和控制模块6。
电子器件1包括显卡、FPGA卡、网卡，控制模块6是BMC；
数据获取模块2对电子器件进风温度进行区间划分，获取不同温度区间下的电子器件功率和风扇转速数据对，并将数据对传输给函数计算模块3；
函数计算模块3将数据对进行函数拟合，得到不同温度区间下，风扇转速对于功率的二次函数，并将该二次函数存放在控制模块6中；
电源监控模块4获取电子器件功率，并将电子器件功率传输给控制模块6；
温度获取模块5获取电子器件进风温度，并将电子器件进风温度传输给控制模块6；
控制模块6按预先设定的周期接收电子器件进风温度和电子器件功率，根据不同温度区间的二次函数，计算风扇转速，对风扇转速进行调整。
图2中是散热风扇调速控制方法实施例1的流程示意图，包括以下步骤：
S11，对电子器件进风温度进行区间划分，获取不同温度区间下的电子器件功率和风扇转速数据对；
S12，将所述数据对进行函数拟合，得到不同温度区间下，风扇转速对于电子器件功率的二次函数；
S13，根据电子器件功率，结合当前电子器件进风温度下的二次函数，计算需要的风扇转速。
步骤S11中，对电子器件进风温度进行区间划分，获取不同温度区间下的电子器件功率和风扇转速数据对的具体过程为：
S111，将电子器件的进风温度划分为15℃以下，15～25℃，25～35℃，35℃以上，四个温度区间；
S112，测试电子器件功率和风扇转速，在每个温度区间中获取若干电子器件功率和风扇转速数据对，在每个温度区间中测试的数据对一般是5对数据。如在电子器件的进风温度为20℃时测试的(电子器件功率，风扇转速)数据对的数值为：(250，15000)、(200，10700)、(150，7200)、(100，5300)、(50，450)。
步骤S12中，将所述数据对进行函数拟合，得到不同温度区间下，风扇转速对于电子器件功率的二次函数的具体过程为：
将S112中的五对数据对使用二次多项式函数y＝a0+a1x+a2x2，采用二项式拟合的法方程计算出二次多项式函数的系数a0，a1，a2，进而获得拟合的二次多项式函数，如上述五对数据对计算出的拟合二次多项式函数为y＝4920-20.914x+0.2457x2，其中x为电子器件功率，y为风扇转速。
因为20℃处于温度区间15～25℃之间，因此y＝4920-20.914x+0.2457x2就定义为温度区间15～25℃的拟合的二次函数。图3为拟合的二次多项式函数y＝4920-20.914x+0.2457x2。
类似的可以分别测试10℃、30℃、40℃时五对(电子器件功率，风扇转速)数据对，按照上述同样的方法，将10℃拟合的二次函数作为15℃以下温度区间拟合的二次函数，将30℃拟合的二次函数作为25～35℃温度区间拟合的二次函数，将40℃拟合的二次函数作为35℃以上温度区间拟合的二次函数。
四个温度区间拟合的二次函数数据存放在控制模块中。
步骤S13中，根据电子器件功率，结合当前电子器件进风温度下的二次函数，计算需要的风扇转速的具体过程为：
S131，温度获取模块采集电子器件进风温度并传输给控制模块，控制模块按预先设定的周期接收电子器件进风温度；
S132，电源监控模块采集电子器件功率并传输给控制模块，控制模块按预先设定的周期接收电子器件功率；
S133，控制模块根据当前电子器件进风温度获取该温度所在温度区间的二次函数，将当前电子器件功率代入该二次函数计算出风扇转速。
风扇按照计算出的风扇转速进行运转来对电子器件进行空气冷却。
周期可以人为设定，如周期设置为5秒，即每隔5秒控制模块接收电子器件进风温度和电子器件功率。
图4中是散热风扇调速控制方法实施例2的流程示意图，包括以下步骤：
S21，对电子器件进风温度进行区间划分，获取不同温度区间下的电子器件功率和风扇转速数据对；
S22，将所述数据对进行函数拟合，得到不同温度区间下，风扇转速对于电子器件功率的二次函数；
S23，根据连续N个周期的电子器件功率的平均值，结合当前电子器件进风温度下的二次函数，计算需要的风扇转速。
步骤S23中连续N个周期是当前周期以及与当前周期相邻的前N-1个周期。
以N取3为例来说明连续3个周期的电子器件功率的平均值的计算过程：
如当前的电子器件功率为P1,与当前相邻的上一个周期的电子器件功率为P2，与P2相邻的上一个周期的电子器件功率为P3，连续三个周期的电子器件功率平均值为
如果控制模块刚开始接收的电子器件功率个数少于3个时，如当前周期为第一个周期，控制模块接收的电子器件功率为65W，直接取65W作为当前电子器件功率平均值，将此平均值作为二次函数的自变量计算风扇转速；若当前周期为第二个周期，第二个周期控制模块接收的电子器件功率为75W，则两个电子器件功率取平均值(65+75)/2＝70W作为当前电子器件功率平均值，将此平均值作为二次函数的自变量计算风扇转速；若当前周期为第三个周期，第三个周期控制模块接收的电子器件功率为78W，则连续三个周期的电子器件功率平均值为(65+75+78)/3＝72.667W作为当前电子器件功率平均值，将此平均值作为二次函数的自变量计算风扇转速；若当前周期为第四个周期，第四个周期控制模块接收的电子器件功率为80W，则连续三个周期的电子器件功率平均值为(75+78+80)/3＝77.667W作为当前电子器件功率平均值，将此平均值作为二次函数的自变量计算风扇转速。
以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种散热风扇调速控制装置，其特征是，所述散热风扇调速控制装置包括数据获取模块、函数计算模块、电源监控模块、温度获取模块和控制模块；
所述数据获取模块对电子器件进风温度进行区间划分，获取不同温度区间下的电子器件功率和风扇转速数据对，并将数据对传输给函数计算模块；
所述函数计算模块将所述数据对进行函数拟合，得到不同温度区间下，风扇转速对于电子器件功率的二次函数，并将该二次函数存放在控制模块中；
所述电源监控模块获取电子器件功率，并将所述电子器件功率传输给所述控制模块；
所述温度获取模块获取电子器件进风温度，并将所述电子器件进风温度传输给所述控制模块；
所述控制模块接收电子器件进风温度和电子器件功率，根据不同温度区间的二次函数，计算风扇转速，对风扇转速进行调整。
2.一种散热风扇调速控制方法，其特征是，包括以下步骤：
S1，对电子器件进风温度进行区间划分，获取不同温度区间下的电子器件功率和风扇转速数据对；
S2，将所述数据对进行函数拟合，得到不同温度区间下，风扇转速对于电子器件功率的二次函数；
S3，根据电子器件功率，结合当前电子器件进风温度下的二次函数，计算需要的风扇转速。
3.根据权利要求2所述的一种散热风扇调速控制方法，其特征是，选取温度区间的中间温度，获取若干在所述中间温度的电子器件功率和风扇转速数据对。
4.根据权利要求2所述的一种散热风扇调速控制方法，其特征是，所述温度区间包括多个，每个温度区间对应一个二次函数。
5.根据权利要求2所述的一种散热风扇调速控制方法，其特征是，步骤S3的具体过程为：
按预先设定的周期接收电子器件进风温度，确定该进风温度所在的温度区间，并获取该温度区间对应的二次函数，将电子器件功率代入该二次函数，计算风扇转速。
6.根据权利要求5所述的一种散热风扇调速控制方法，其特征是，计算连续N个周期的电子器件功率的平均值，将该电子器件功率平均值代入二次函数，计算风扇转速。
7.根据权利要求6所述的一种散热风扇调速控制方法，其特征是，连续N个周期是当前周期以及与当前周期相邻的前N-1个周期。
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