CN117369559B - 芯片温控方法、系统及通信设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例涉及通信领域，尤其是芯片温控方法、系统及通信设备。该方法、系统及通信设备执行步骤：设定第一温度阈值；获取芯片的实时温度；当芯片的实时温度达到所述第一温度阈值时生成所述实时温度对应的第一发射功率；将芯片的最大发射功率调节为所述第一发射功率，使芯片以所述第一发射功率运行。当芯片的工作温度超出预设的第一温度阈值时，根据实时的温度来获得当前的第一发射功率，随着温度的继续升高，逐步的调节芯片的发射功率，使芯片的发射功率平滑的下降，避免传统的多等级定量或按比例控制芯片发射功率断崖式下降带来的温控方式带来的明显卡顿的问题，有效的将温度的提升和发射功率的调整进行关联型的控制，提高了用户的使用体验。
Description
技术领域
本申请实施例涉及通信领域，尤其是芯片温控方法、系统及通信设备。
背景技术
随着无线通信终端、智能家居等技术的发展，用户对于无线网络通信实现功能要求也日益复杂，无线通信设备是进行各类无线终端的连接与数据转发的重要设备。随着网络技术的发展，无线通讯设备进行数据处理时候的数据量和速率都越来越大，实现的通讯功能也越来越多，所以芯片在工作时的负载也越来越高，因此此类通信设备的芯片的功耗和发热量也越来越大，芯片对于散热的要求也越来越高。
除了在通过常见的散热装置等物理散热方式外，现有的关于芯片温控的方式还包括降频控制，通过监控芯片的运行温度，当温度超过一定阈值以后，降低芯片的运行频率来降低芯片的负载，从而达到降低芯片温度的作用，但是此类芯片降频一般是额定在某个温度条件下以某个频率来工作，用户通常能明显感知网络处理能力的下降，出现明显卡顿、丢失数据的情况。
发明内容
第一方面，本申请的实施例提供一种芯片温控方法，实现芯片负载的线性下降，避免常规降频方式带来的功率输出下降不线性的问题。
为了达到上述目的，本申请实施例的芯片温控方法包括步骤：
设定第一温度阈值；
获取芯片的实时温度；
当芯片的实时温度达到所述第一温度阈值时生成所述实时温度对应的第一发射功率；
将芯片的最大发射功率调节为所述第一发射功率，使芯片以所述第一发射功率运行。
通过上述方法，当芯片的工作温度超出预设的第一温度阈值时，根据实时的温度来获得当前的第一发射功率，随着温度的继续升高，逐步的调节芯片的发射功率，使芯片的发射功率平滑的下降，避免传统的多等级定量或按比例控制芯片发射功率断崖式下降带来的温控方式带来的明显卡顿的问题，有效的将温度的提升和发射功率的调整进行关联型的控制，提高了用户的使用体验。
在一种可能的实现方式中，所述当芯片的实时温度达到所述第一温度阈值时获取所述实时温度对应的第一发射功率步骤进一步包括：
设定一定温升区间内的整体发射功率下降量，得到功率下降比；
获取芯片的最大发射功率；
通过公式获取第一发射功率；
其中P为第一发射功率，为芯片的最大发射功率，a为功率下降比，T为实时温度，/>为第一温度阈值。
在一种可能的实现方式中，所述功率下降比为；其中/>表示温度上升10℃设定功率下降值。
在一种可能的实现方式中，所述将芯片的最大发射功率调节为所述第一发射功率为将所述第一发射功率的值写入芯片的最大功率参数中。
在一种可能的实现方式中，所述将芯片的最大发射功率调节为所述第一发射功率包括步骤；
获取所述第一发射功率相对于所述最大发射功率的变动比；
根据所述变动比调节所述最大发射功率。
在一种可能的实现方式中，所述温控方法还包括步骤：
设置第二温度阈值；
芯片的实时温度达到所述第二温度阈值时，降低芯片占空比和/或关闭一根或多根天线。
本申请的实施例还提供一种芯片温控系统，该系统包括处理模块和存储模块，
所述处理模块包括：
阈值设定单元，用于设定第一温度阈值；
实时温度监测单元，用于获取芯片的实时温度；
第一发射功率生成单元，用于当芯片的实时温度达到所述第一温度阈值时获取所述实时温度对应的第一发射功率；
最大发射功率调节单元，根据所述第一发射功率调节芯片的最大发射功率；
所述存储模块包括：
温度阈值存储单元，用于存储第一温度阈值。
在一种可能的实现方式中，所述实时温度监测单元通过芯片内置温度传感器获取芯片的实时温度；
在一种可能的实现方式中，所述实时温度监测单元连接一外置温度传感装置获取芯片的实时温度，所述外置温度传感装置包括一安装于待检测芯片处的温度传感器和一微处理器，温度传感器与一分压电阻连接于微处理器的ADC引脚进行电压采样，微处理器通过接口与实施温度监测单元连接。
本申请的实施例还提供一种通信设备，该通信设备包括控制器，所述控制器执行前述第一方面的任意一种方法。
附图说明
图1为本发明一个实施例的芯片温控方法流程图；
图2为本发明一个实施例的另一芯片温控方法流程图；
图3为本发明一个实施例的芯片温控系统模块图。
实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本申请实施例中的附图，通过实施方式详细地描述本申请的技术方案。显然，所描述的实施例本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是在本申请的描述中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。
在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，或活动连接，也可以是可拆卸地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通等。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在详细说明本申请的实施例的技术方案之前，首先说明本申请实施例的技术方案所使用的硬件和软件环境，本申请的实力主要是解决无线通信设备在负载较高时芯片发热的问题，此类无线通讯设备在硬件一般包括芯片、存储器、天线等，软件方面主要包括固件，固件存储有各个硬件部分的运行参数，供芯片调用执行，固件存储在存储器中，可以更新和修改。基于上述的软硬件环境，本申请的实施例主要通过协调温度与发射功率的关系，制定一种控制芯片发射功率平滑线性的下降，以达到调节芯片运行温度的目的。
一般的芯片温控方式是在芯片温度达到一定阈值以后，直接通过限制运行频率的方式，或者间接通过降低占空比来达到降低运行频率的目的，这些一般都称为降频。通过芯片降频来降温的通常会使得芯片的发射频率形成多档断崖式的下降，用户的网速降速感明显，影响用户的使用体验。
实际上，通过大量产品的测试可知，当芯片工作负载较大时，温度经过一个快速上升阶段，直至超过设定阈值温度，到达一定阶段以后，温度上升也比较慢，所以如果此时能够精确的降低功率，进一步使得温度上升更加慢，则可以使温度和功率在一个较小的范围内达到一个动态平衡状态，本身波动较小，不用大幅降低芯片的发射功率，使得此调节过程中用户感知不是很明显；也不会降低用户数据收发的吞吐量。
为了实现上述工作状态，如图1所示，本申请的实施例芯片温控的包括步骤：
设定第一温度阈值；
获取芯片的实时温度；
当芯片的实时温度达到所述第一温度阈值时生成所述实时温度对应的第一发射功率；
将芯片的最大发射功率调节为所述第一发射功率，使芯片以所述第一发射功率运行。
其中，设定第一温度阈值可以参照现有的温度阈值的设定方式，是人为设定的过程，此过程中可以参考芯片能承受的最大工作结温，最大工作结温是芯片正常状态下能维持正常工作的最高温度，而且结温表示内部芯片组的温度，一般要高于芯片表面或周边的温度，所以在设置第一温度阈值时要考虑与芯片的最大工作结温预留一定的空间，还要考虑在温控手段介入以后，芯片温度还有一个上升幅度，所以应结合多方面的因素来设置第一温度阈值。以芯片最大工作结温为125℃为例，本实施例中设置105℃为第一温度阈值，预留20℃的空间以确保芯片的稳定运行。当温度低于105℃时，芯片按照正常的发射频率运行。
在获取芯片的实时温度时，现有的芯片运行的软硬件环境中一般自带有包括温度检测获取、温度显示、高温提示等功能，可以通过调用现有的软硬件环境中的数据来获取芯片的实时温度。
当芯片的实时温度在第一温度阈值以下时，此时芯片正常运行，以最大发射功率来进行信号发射，当芯片的实时温度达到或超过第一温度阈值时，此时需要根据所述实时温度来确定一个与当前实时温度匹配的第一发射功率，即需要使实时温度不同时，芯片以不同的第一发射功率来运行，第一发射功率低于最大发射功率，以此来达到控温的目的。
通过实时温度来确定第一发射功率时，本实施例中采用的方法首先需要确定功率下降比，即温度每上升一个区间，第一发射功率需要相对最大发射功率下降的数量值，例如预设温度上升10℃，第一发射功率下降5dBm，那么可以参照公式：
来计算第一发射功率，其中p为第一发射功率，为芯片的最大发射功率，a为功率下降比，T为实时温度，/>为第一温度阈值，/>；其中/>表示温度上升10℃设定功率下降值，由于功率是下降的，所以a取负值。
仍以上述第一温度阈值为105℃为例，可得：
当前温度为107℃，Pmax初始设定功率为23dBm，则当前107℃对应的功率P为：
此时，第一发射功率p相较于最大发射功率下降/>。
该即为本步骤生成所述实时温度对应的第一发射功率。
第一发射功率生成以后，将芯片的最大发射功率调节为所述第一发射功率，使芯片以所述第一发射功率运行。
与通常的直接控制芯片的发射功率不同，本实施例在生成第一发射功率以后，用第一发射功率替换最大发射功率，使得后续温度继续变化时，当前的第一发射功率可以作为后续温控的继续参与运算，得到平滑线性的第一发射功率的变化值。
本实施例中的第一发射功率是通过实时计算获取的，实际实施时，也可以预先计算好以后写入到通信设备的固件中，供芯片依据实时温度条件来调用，其运算逻辑参照上述方法即可。
芯片工作过程中实时监控芯片温度，执行由芯片的实时温度、当芯片的实时温度达到所述第一温度阈值时生成所述实时温度对应的第一发射功率、将芯片的最大发射功率调节为所述第一发射功率，使芯片以所述第一发射功率运行的循环，即可实时根据芯片的工作温度来进行最大发射功率的调节，达到平滑降低芯片发射功率的效果。
基于上述实施例中的芯片温控方法，在如何将第一发射功率的值写入芯片的最大功率参数中有两种可行的实现方式，以下以两个实施例来说明：
在一个实施例中，所述将芯片的最大发射功率调节为所述第一发射功率为将所述第一发射功率的值写入芯片的最大功率参数中。该方式可以通过调用和修改固件中的maxpower参数来设置，具体操作命令为：
nvram kset sb/0/maxp2ga0=98
其中，sb/0代表2.4g，sb/1代表5g，2g代表2.4g，5g代表5g；a0代表天线0，a1代表天线1；98代表功率index值，4个index值对应1dBm，1个index值对应0.25dBm。当参照上述实施例的计算结果得到第一发射功率在最大发射功率基础上减少1dBm时，-4代表功率减小1dBm，此时，将参数可以修改为：
nvram kset sb/0/maxp2ga0=94
反之+4代表功率增大1dBm。
在另一个实施例中，所述将芯片的最大发射功率调节为所述第一发射功率包括步骤；
获取所述第一发射功率相对于所述最大发射功率的变动比；
根据所述变动比调节所述最大发射功率。
此方式通过命令wl -i eth1 pwr_percent *（*表示想设置的功率大小，表示最大功率的百分比）
wl -i eth1 pwr_percent 95，即代表将原来的功率基础上降低5%；
实际的工作环境中，在芯片负载持续较高水平运行，或者环境温度较高时，通过上述方法仍不能达到将芯片温度控制在合理区间时，还可以进一步采用附加的温控方法，在本申请的一个实施例中，所述温控方法还包括步骤：
设置第二温度阈值；
芯片的实时温度达到所述第二温度阈值时，降低芯片占空比和/或关闭一根或多根天线。这两种方式可以采取其中一种，或者同时采取，其具体实现方式在现有的温控方案中已有应用，此处不在重复说明。
由于上述的芯片温控方法主要用于通信设备的芯片，所以上述的温控方法执行可以通过通信设备自身的软硬件环境执行，也可以通过与通信设备进行数据通信连接的处理中心、处理终端来进行，例如云服务器、局域网服务器、移动通信终端、智能家居的各个终端，等各种可以与通信设备进行数据和指令交互的终端均可应用上述芯片温控方法。
从上述实施例中的芯片温控方法所体现的工作逻辑而言，整体上设计温控数据的发生和处理，数据的存储和调用，因此软硬件的运行可以通过功能模块的数据和信号的处理和通信来体现，因此，本申请的一个实施例还提供一种芯片温控系统，该芯片温控系统包括处理模块1和存储模块2，存储模块2用于存储固件和运行参数，处理模块1用于运行固件和调用运行参数。
其中，所述处理模块1包括：
阈值设定单元11，用于设定第一温度阈值；
实时温度监测单元12，用于获取芯片的实时温度；
第一发射功率生成单元13，用于当芯片的实时温度达到所述第一温度阈值时获取所述实时温度对应的第一发射功率；
最大发射功率调节单元14，根据所述第一发射功率调节芯片的最大发射功率；
所述存储模块2包括：
温度阈值存储单元21，用于存储第一温度阈值。
根据上述实施例中的提供的技术方案可知，阈值设定单元11在设置第一温度阈值时，第一温度阈值可以参照现有的温度阈值的设定方式，是人为设定的过程，此过程中可以参考芯片能承受的最大工作结温，最大工作结温是芯片正常状态下能维持正常工作的最高温度，而且结温表示内部芯片组的温度，一般要高于芯片表面或周边的温度，所以在设置第一温度阈值时要考虑与芯片的最大工作结温预留一定的空间，还要考虑在温控手段介入以后，芯片温度还有一个上升幅度，所以应结合多方面的因素来设置第一温度阈值。
本实施例中以两种方式来作为实时温度检测单元12的硬件支持，一种是通过芯片内置温度传感器获取芯片的实时温度，这种方式在前述实施例中已经进行了详细说明，主要借助自带温控传感器的芯片和软件条件来进行，此处不再重复说明。
本实施例中另外提出一种外接方式来实现芯片温度的实时获取，主要通过外置温度传感装置获取芯片的实时温度，所述外置温度传感装置包括一安装于待检测芯片处的温度传感器和一微处理器，温度传感器与一分压电阻连接于微处理器的引脚进行电压采样，微处理器通过接口与实施温度监测单元连接。
具体可以采用采用1个温度传感器NTC和1个小型微控制器MCU来进行温度数据的采集，其中温度传感器NTC放在芯片背面正下方，用于与芯片的发热高温区域近距离接触，硬件电路上通过1个4.99K的电阻与温度传感器NTC电阻进行分压之后，连接到微控制器MCU的ADC引脚进行电压采样，然后固件通过采用到的电压，再用温度传感器NTC查表方式，读取到当前芯片的温度；后续可依据实际的测试进行软件补偿校准，使微处理器MCU读到的温度与实际测试温度相当；MCU可通过USB或者I²C接口与通信设备的处理模块进行数据交互。
其中，微控制器MCU采用低成本的STM32F030F4P6TR型号,温度控制器 NTC采用NTC15K/0805SM型号。
在上述采用外置方案来实现时，存储模块中的存储的固件往往原来并不具有本实施例中在逻辑上划分的各个功能模块，此时可以通过升级固件的方式来将各个功能模块更新到通信设备的软件环境中，从而实现各个逻辑功能模块所具有的功能。
上述的实时温度监测单元12获取芯片的实时温度以后，第一发射功率生成单元13在生成第一发射功率的计算时，采用如下公式：
其中p为第一发射功率，为芯片的最大发射功率，a为功率下降比，T为实时温度，/>为第一温度阈值，/>；其中/>表示温度上升10℃设定功率下降值，由于功率是下降的，所以a取负值。
仍以上述第一温度阈值为105℃为例，可得：
当前温度为107℃，Pmax初始设定功率为23dBm，则当前107℃对应的功率P为：
此时，第一发射功率p相较于最大发射功率下降/>。
该即为本步骤生成所述实时温度对应的第一发射功率。
第一发射功率生成以后，本实施例通过最大发射功率调节单元14将芯片的最大发射功率调节为所述第一发射功率，使芯片以所述第一发射功率运行。
与通常的直接控制芯片的发射功率不同，本实施例在生成第一发射功率以后，用第一发射功率替换最大发射功率，使得后续温度继续变化时，当前的第一发射功率可以作为后续温控的继续参与运算，得到平滑线性的第一发射功率的变化值。
本实施例中的第一发射功率是通过实时计算获取的，实际实施时，也可以预先计算好以后写入到所述存储模块中，供处理模块依据实时温度条件来调用，其运算逻辑参照上述方法即可。
在将芯片的最大发射功率调节为所述第一发射功率时，最大发射功率调节单元修改固件中的maxpower参数来设置，具体操作命令为：
nvram kset sb/0/maxp2ga0=98
其中，sb/0代表2.4g，sb/1代表5g，2g代表2.4g，5g代表5g；a0代表天线0，a1代表天线1；98代表功率index值，4个index值对应1dBm，1个index值对应0.25dBm，+4代表功率增大1dBm，-4代表功率减小1dBm。
在另一个实施例中，最大发射功率调节单元首先获取所述第一发射功率相对于所述最大发射功率的变动比；再根据所述变动比调节所述最大发射功率。
此方式通过命令wl -i eth1 pwr_percent *（*表示想设置的功率大小，表示最大功率的百分比）
wl -i eth1 pwr_percent 95，即代表将原来的功率基础上降低5%。
本申请的实施例还提供一种通信设备，该通信设备包括控制器，所述控制器执行上述各个芯片温控方法实施例中的任意一种方法。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (9)
1.芯片温控方法，其特征在于，包括步骤：
设定第一温度阈值；
获取芯片的实时温度；
当芯片的实时温度达到所述第一温度阈值时生成所述实时温度对应的第一发射功率；
将芯片的最大发射功率调节为所述第一发射功率，使芯片以所述第一发射功率运行；
所述当芯片的实时温度达到所述第一温度阈值时获取所述实时温度对应的第一发射功率步骤进一步包括：
设定一定温升区间内的整体发射功率下降量，得到功率下降比；
获取芯片的最大发射功率；
通过公式获取第一发射功率；
其中P为第一发射功率，为芯片的最大发射功率，a为功率下降比，T为实时温度，/>为第一温度阈值。
2.如权利要求1所述的芯片温控方法，其特征在于，所述功率下降比为；其中/>表示温度上升10℃设定功率下降值。
3.如权利要求1所述的芯片温控方法，其特征在于，所述将芯片的最大发射功率调节为所述第一发射功率为将所述第一发射功率的值写入芯片的最大功率参数中。
4.如权利要求1所述的芯片温控方法，其特征在于，所述将芯片的最大发射功率调节为所述第一发射功率包括步骤；
获取所述第一发射功率相对于所述最大发射功率的变动比；
根据所述变动比调节所述最大发射功率。
5.如权利要求1-4中任一项所述的芯片温控方法，其特征在于，所述温控方法还包括步骤：
设置第二温度阈值；
芯片的实时温度达到所述第二温度阈值时，降低芯片占空比和/或关闭一根或多根天线。
6.芯片温控系统，其特征在于，包括处理模块和存储模块，
所述处理模块包括：
阈值设定单元，用于设定第一温度阈值；
实时温度监测单元，用于获取芯片的实时温度T；
第一发射功率生成单元，用于当芯片的实时温度T达到所述第一温度阈值时设定一定温升区间内的整体发射功率下降量，得到功率下降比a，获取芯片的最大发射功率/>，通过公式/>获取第一发射功率p；
最大发射功率调节单元，根据所述第一发射功率调节芯片的最大发射功率/>；
所述存储模块包括：
温度阈值存储单元，用于存储第一温度阈值。
7.如权利要求6所述的芯片温控系统，其特征在于，所述实时温度监测单元通过芯片内置温度传感器获取芯片的实时温度T。
8.如权利要求7所述的芯片温控系统，其特征在于，所述实时温度监测单元连接一外置温度传感装置获取芯片的实时温度T，所述外置温度传感装置包括一安装于待检测芯片处的温度传感器和一微处理器，温度传感器与一分压电阻连接于微处理器的引脚进行电压采样，微处理器通过接口与实时温度监测单元连接。
9.通信设备，该通信设备包括控制器，其特征在于，所述控制器执行所述权利要求1-5中的任意一种方法。
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