CN1466044A - 电脑系统的动态控温方法 - Google Patents

Abstract

一种电脑系统的动态控温方法，应用于具有一中央处理器、一微控制器与一散热模组的电脑系统，控温方法包括：对电脑系统进行检测，取得温度参数值与功率参数值；分别就温度参数值及功率参数值与各预设值进行比对，以得到温度变化率与功率变化率；根据温度参数值，功率参数值，温度变化率，功率变化率等决定对该散热模组进行粗调控制还是微调控制；再以温度参数值与功率参数值分别取代温度初始值与功率初始值，并对电脑系统重新进行检测。本发明利用动态监测中央处理器的耗电状况及温度，将风扇模组调整在适当转速，使风扇模组所产生的噪音能控制在使用者可接受程度，中央处理器也不致于过热。

Description

电脑系统的动态控温方法

(1)技术领域

本发明涉及一种电脑系统的动态控温方法，特别有关于一种利用中央处理器的消耗功率来当作控制风扇模组转速的参数，并配合监测中央处理器的温度来达到同时降低系统温度和风扇模组噪音的动态调整方法，使电脑系统可以在适当的温度及速度下工作，且风扇模组所产生的噪音不致于让使用者感到困扰。

(2)背景技术

笔记型电脑轻便且容易携带的特性使它迅速攻占商务人士的市场，且随着技术的进步，笔记型电脑的专业诉求已不再是功能精简的辅助型工具，而是具有强大运算能力且能独立完成所有软体的操作及使用。然而，随着时间的过去，笔记型电脑虽然日渐普及，但其价位仍未达到人人都买得起的地步。因此，如何降低笔记型电脑的制作成本并达到市场所能接受的售价，为所有厂商所关注的议题。而使用桌上型中央处理器来替代笔记型中央处理器可以实现成本降低的理想，并使笔记型电脑与桌上型电脑具有相同快速的效率，但此方案所带来的高温和风扇模组快速转动所产生的巨大噪音为制造厂商所不可忽视的一个问题。

在电脑系统中，已经有许多控制中央处理器温度的方法，例如在中国台湾专利公告编号第292,766号的新型专利中，揭示一种控制中央处理器温度的装置，借由将检测电路配置于靠近中央处理器的地方，例如中央处理器的底部，以获取目前中央处理器的温度，并在每隔一段时间之后重新检测中央处理器的温度。

在上述的中国台湾专利中，当中央处理器的工作温度小于设定的启始动作温度值时，不启动风扇及致冷片冷却器。中央处理器的工作温度等于启始动作温度值时，则启动风扇及致冷片冷却器。其中，致冷片冷却器启动时，其输出功率是由零逐渐连续性增强，并逐一连续微调至全速冷却的输出功率。而在中央处理器的温度逐渐上升至启始动作的温度值时，风扇的输出功率将随温度上升而逐渐加快至全功率输出。

上述的方法具有数项缺点，一是温度参数不确定，因为温度是中央处理器功率消耗改变时最后所呈现的物理现象，无法提供及时的散热功率，所以此方法不够灵敏亦不够准确；二是风扇模组或致冷器在高功率输出时将产生巨大的噪音，此噪音会使电脑使用者感到不悦或心烦。而其他的解决方案，例如将铝制风扇改为铜制风扇，而铜的散热能力的确比铝的能力较佳，但铜制风扇的重量较重，将使电脑的重量增加且使电脑的主机板弯曲而产生其他的问题。

(3)发明内容

本发明的目的在于，如何配合风扇模组来精准地控制电脑系统的温度，使电脑系统保持在一稳定的状态，并将风扇模组的转速设定在一适当点，以避免较高风扇转速所带来的噪音和晃动。

而本发明的另一个目的在于，以桌上型中央处理器来替代笔记型中央处理器，如果能顺利解决桌上型中央处理器的散热问题，则此替代的结果将使笔记型电脑的制造成本降低。

为达本发明的目的，本发明揭示的一种电脑系统的动态控温方法，包含下列步骤：

一种电脑系统的动态控温方法，应用于具有一中央处理器、一微控制器与一风扇模组的一电脑系统，其特征在于所述的的电脑系统的动态控温方法包括下列步骤：

检测所述的中央处理器，由所述的微控制器取得一时间脉冲节流率调整状态、一温度参数值与一功率参数值；

由所述的微控制器对所述的温度参数值与预设的一温度初始值、一温度上限值及一温度下限值进行比对，并由所述的微控制器对所述的功率参数值与预设的一功率初始值、一功率设定值进行比对，得到一温度变化率与一功率变化率；

所述的微控制器依据所述的时间脉冲节流率调整状态、所述的温度变化率与所述的功率变化率对所述的风扇模组的运转功率进行调整；以及

由所述的微控制器将所述的温度参数值与所述的功率参数值分别储存为所述的温度初始值与所述的功率初始值。

首先，对电脑系统进行检测，以取得温度参数值与功率参数值；分别就温度参数值与温度初始值、温度上限值和温度下限值，以及功率参数值与功率初始值、功率设定值进行比对，以得到温度变化率与功率变化率；当温度参数值介于温度上限值与温度下限值之间，且功率参数值大于或等于功率设定值、温度变化率大于温度变化率上限，则对该散热模组进行粗调控制；当温度变化率小于或等于温度变化率上限，且功率变化率大于功率变化率上限，则对该散热模组进行微调控制；然后以温度参数值与功率参数值分别取代温度初始值与功率初始值，并对电脑系统重新进行检测。

本发明的优点：

本发明是利用所测得的中央处理器温度为依据，对散热模组的运转功率进行粗调，并以所测得的中央处理器消耗功率为依据，对散热模组的运转功率进行微调，以动态方式对电脑系统进行温度控制，使其维持在动态平衡状态。其中散热模组运转功率的粗调和微调，其差异在于功率改变的幅度，例如可将粗调设定为全功率的10％或20％，微调则可设定为全功率的1％或5％，而粗调的幅度大于微调的幅度。

此外，散热模组的消耗功率在物理性质的表现上例如是风扇模组的风扇转速，故调整风扇模组的消耗功率即调整风扇模组的风扇转速。然而，当风扇以高速运转时，即会产生恼人的噪音。因此，利用本发明的动态方式对散热模组运作进行粗调及微调，可以同时兼顾系统整体的温度及噪音控制。

应用本发明的动态控温方法，当电脑系统的温度过高时，以粗调方式可迅速使温度降至合理范围。例如，温度大于40度则启动散热模组，并使其以40％的功率进行运转，当温度大于50度则使散热模组以50％的功率进行运转，以此类推。当电脑系统在一般状态下运作，随时监测中央处理器的功率消耗状态，并对散热模组进行微调。使系统处于动态平衡的状态。

此外，本发明的优点还包括：使用桌上型中央处理器可降低笔记型电脑的制造成本；利用现有的线路，配合监控中央处理器的温度来调整散热模组的运转功率使电脑系统稳定；再加上散热模组微调的方式能使散热模组的功率消耗达最适当点，一来可降低散热模组高转速时的噪音和延长散热模组的寿命，二来可节约散热模组的功率消耗，降低电池的功率消耗而延长笔记型电脑的续行力。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

(4)附图说明

图1为本发明的控温方法实施例的流程图。

(5)具体实施方式

本发明揭示一种电脑系统的动态控温方法，应用于具有微处理器(Microprocessor)、微控制器及散热模组的电脑系统，而且在微控制器中预设有温度、功率及调整控制等相关参数。其中微处理器包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)等，而微控制器包括嵌入式控制器(EmbeddedController，EC)、键盘控制器(Keyboard Controller，KBC)等，散热模组则包括风扇模组、冷却器等。

如图1所示，本发明所揭示的电脑系统的动态控温方法，包括下列步骤：

步骤100：对电脑系统进行检测，并由微控制器取得温度参数值与功率参数值，然后执行步骤110。其中包括对电脑系统中的微处理器或中央处理器进行温度及功率的监测，由微控制器取得微处理器或中央处理器的时间脉冲节流率(Clock Throttling Ratio)调整状态、温度参数值与功率参数值。而功率参数值的取得可在特定时间内，通过监测电脑系统的功率消耗状况而获得。

其中温度参数值的取得的步骤如下：以电脑系统中原有或外加的温度感测装置对整个电脑系统或微处理器、中央处理器进行温度监测，以得到温度感测讯号。再由微控制器从温度感测装置取得温度感测讯号，并进行转换及计算，以得到温度参数值。其中温度感测装置包括热感应二极管(Thermal Diode)或温度计(Thermometer)，且温度感测装置可配置于微处理器、中央处理器内或附近，用以量测其温度。

而功率参数值取得的步骤如下：监测系统的电流及/或电压模拟讯号，并将此电流及/或电压模拟讯号输出至微控制器，再由微控制器对此模拟讯号进行模拟数字转换(A/D convert)，以取得对应的数字参数。其中模拟讯号可为电脑系统的电压、电流或微处理器、中央处理器的电流，而对应模拟数字转换的数字参数可为电脑系统的电压参数值、电流参数值或微处理器、中央处理器的电流参数值。由于微处理器、中央处理器的电压参数值为固定值，因此将电脑系统的电压参数值乘以电流参数值，或者将微处理器、中央处理器的电压参数值乘以电流参数值，可以得到功率值，再将多次取样、计算的结果加以平均，即可得到功率参数值，而取平均的结果可以避免电流或电压因为突波所产生的影响。上述功率值的计算可经由微控制器完成，而功率参数值则可储存于微控制器。

而检测电脑系统消耗功率的方法，在此列出四种方法，然而检测电脑系统消耗功率的方法并不以此四种方法为限。方法说明如下：

方法一：以外加的电压监测线路监测电脑系统的电压值(例如是：电池的电压、外部电源的电压等)，并以外加的电流监测线路监测电脑系统的电流值，利用监测取得的电压值与电流值即可获知系统的消耗功率，例如：将系统电压监测点及系统电流监测点连接至微控制器以进行讯号处理。

方法二：由于微处理器、中央处理器的工作电压是固定的，因此可用外加的监测线路监测微处理器、中央处理器的电流值，利用微处理器、中央处理器的工作电压与监测电流值即可得知系统的功率消耗。

方法三：由于电脑系统在电池供电模式下，需要对系统的消耗功率加以限制。因此，利用电脑系统内的微控制器经由系统管理总体(System ManagementBus，SMB)取得电池的电压值与电流值，由此可获知系统的功率消耗值。而且，以微控制器取得电池的电压值与平均电流值，除了可以得到系统的功率消耗值，并可降低监测的取样频率。

方法四：由于电脑系统在电池供电模式下，电池的电压在短时间内的变化不大。因此，以电脑系统内的微控制器经由系统管理总体(System ManagementBus，SMB)读取电池的电流值，用此亦可获得系统的功率消耗值。

步骤110：由微控制器就温度参数值及功率参数值与各个预设值进行比较，由微控制器比对温度参数值与预设于微控制器中的温度初始值、温度上限值及温度下限值，并由微控制器比对功率参数值与预设于微控制器中的功率初始值、功率设定值，再经微控制器计算以得到电脑系统或微处理器、中央处理器的温度变化率与功率变化率，然后执行步骤120。其中电脑系统于第一次启动时，温度初始值及功率初始值为预设值。

步骤120：判断温度参数值是否介于温度上限值与下限值，由微控制器依据所取得的时间脉冲节流率调整状态、温度变化率与功率变化率对散热模组的运转功率进行调整。若温度参数值(例如摄氏70度)介于温度上限值(例如摄氏95度)与温度下限值(例如摄氏50度)之间，且功率参数值大于或等于该功率设定值，则执行步骤130。反之，如温度参数值不小于温度上限值或温度参数值不大于温度下限值时，则执行步骤300。

步骤130：判断温度变化率是否大于温度变化率上限，当温度参数值介于温度上限值与温度下限值之间，且功率参数值大于或等于功率设定值时，由微控制器依据预设的温度变化率上限及粗调设定值(例如为10％)对散热模组的运转功率进行粗调控制。若温度变化率大于温度变化率上限，亦即温度变化较大时，则执行步骤140。反之，如温度变化率小于或等于温度变化率上限，亦即温度变化较小时，则执行步骤170。

步骤140：判断温度是否呈上升状态，当温度变化率大于温度变化率上限，亦即温度变化较大时，若温度参数值大于温度初始值，亦即温度呈上升状态，则执行步骤150。反之，如温度参数值小于温度初始值，亦即温度呈下降状态，则执行步骤160。

步骤150：使散热模组运转功率增加粗调设定值，当温度参数值大于温度初始值，温度呈上升状态时，由微控制器调整散热模组使其运转功率增加粗调设定值(例如增加10％)，然后执行步骤200。

步骤160：使散热模组运转功率减少粗调设定值，当温度参数值小于温度初始值，温度呈下降状态时，由微控制器调整散热模组使其运转功率减少粗调设定值(例如减少10％)，然后执行步骤200。

步骤170：判断功率参数值是否大于功率初始值，当温度变化率小于或等于温度变化率上限时，由微控制器依据预设的功率变化率上限及微调设定值(例如1％)对散热模组的运转功率进行微调控制。若功率变化率大于功率变化率上限，且功率参数值大于功率初始值，则执行步骤180。反之，如功率变化率大于功率变化率上限，且功率参数值小于功率初始值，则执行步骤190。

步骤180：使散热模组运转功率增加微调设定值，当功率变化率大于功率变化率上限，且功率参数值大于功率初始值，由微控制器调整散热模组使其运转功率增加微调设定值(例如增加1％)，然后执行步骤200。

步骤190：使散热模组运转功率减少微调设定值，当功率变化率大于功率变化率上限，且功率参数值小于功率初始值，由微控制器调整散热模组使其运转功率减少微调设定值(例如减少1％)，然后执行步骤200。

步骤200：与目前的温度及功率参数值分别取温度及功率初始值，由微控制器将温度参数值与功率参数值分别储存为温度初始值与功率初始值，然后重新执行步骤100。。

步骤300：判断温度是否不小于温度上限值，当温度参数值不小于温度上限值或温度参数值不大于温度下限值时，若温度参数值(例如摄氏100度)大于或等于温度上限值(例如摄氏95度)时，则执行步骤400。反之，如温度参数值(例如摄氏40度)小于温度下限值(例如摄氏50度)，则执行步骤500。

步骤400：使散热模组进行全功率运转，当温度参数值大于或等于温度上限值时，由微控制器调整散热模组进行全功率运转，将微处理器或中央处理器的时间脉冲节流率调整状态设定为开启(Throttle On)，并降低微处理器或中央处理器的时间脉冲节流率，然后重新执行步骤100。

步骤500：使散热模组停止运转，当温度参数值小于温度下限值时，由微控制器调整散热模组使其停止运转，然后重新执行步骤100。

当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种电脑系统的动态控温方法，应用于具有一中央处理器、一微控制器与一风扇模组的一电脑系统，其特征在于所述的的电脑系统的动态控温方法包括下列步骤：

检测所述的中央处理器，由所述的微控制器取得一时间脉冲节流率调整状态、一温度参数值与一功率参数值；

由所述的微控制器对所述的温度参数值与预设的一温度初始值、一温度上限值及一温度下限值进行比对，并由所述的微控制器对所述的功率参数值与预设的一功率初始值、一功率设定值进行比对，得到一温度变化率与一功率变化率；

所述的微控制器依据所述的时间脉冲节流率调整状态、所述的温度变化率与所述的功率变化率对所述的风扇模组的运转功率进行调整；以及

由所述的微控制器将所述的温度参数值与所述的功率参数值分别储存为所述的温度初始值与所述的功率初始值。

2.如权利要求第1项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于所述的微控制器依据所述的时间脉冲节流率调整状态、所述的温度变化率与所述的功率变化率对所述的风扇模组的运转功率进行调整的步骤还包括：当所述的温度参数值介于所述的温度上限值与温度下限值之间，且所述的功率参数值大于或等于所述的功率设定值，则所述的微控制器依据预设的一温度变化率上限及一粗调设定值对所述的风扇模组的运转功率进行一粗调控制。

3.如权利要求第2项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于所述的微控制器依据所述的预设的温度变化率上限及所述的粗调设定值对所述的风扇模组的运转功率进行粗调控制，还包括：当所述的温度变化率大于所述的温度变化率上限，且所述的温度参数值大于所述的温度初始值，则所述的微控制器调整所述的风扇模组使其运转功率增加所述的粗调设定值。

4.如权利要求第2项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于所述的微控制器依据预设的所述的温度变化率上限及所述的粗调设定值对所述的风扇模组的运转功率进行粗调控制，还包括：当所述的温度变化率大于所述的温度变化率上限，且所述的温度参数值小于所述的温度初始值，则所述的微控制器调整所述的风扇模组使其运转功率减少所述的粗调设定值。

5.如权利要求第2项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于所述的微控制器依据预设的所述的温度变化率上限及所述的粗调设定值对所述的风扇模组的运转功率进行粗调控制，还包括：当所述的温度变化率小于或等于所述的温度变化率上限，则所述的微控制器依据预设的一功率变化率上限及一微调设定值对所述的风扇模组的运转功率进行一微调控制。

6.如权利要求第5项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于所述的微控制器依据预设的所述的功率变化率上限及所述的微调设定值对所述的风扇模组的运转功率进行微调控制，还包括：当所述的功率变化率大于所述的功率变化率上限，且所述的功率参数值大于所述的功率初始值，则所述的微控制器调整所述的风扇模组使其运转功率增加所述的微调设定值。

7.如权利要求第5项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于所述的微控制器依据预设的所述的功率变化率上限及所述的微调设定值对所述的风扇模组的运转功率进行微调控制，还包括：当所述的功率变化率大于所述的功率变化率上限，且所述的功率参数值小于所述的功率初始值，则所述的微控制器调整所述的风扇模组使其运转功率减少所述的微调设定值。

8.如权利要求第1项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于所述的微控制器依据所述的时间脉冲节流率调整状态、所述的温度变化率与所述的功率变化率对所述的风扇模组的运转功率进行调整的步骤，还包括：当所述的时间脉冲节流率调整状态为关闭，且所述的温度参数值大于或等于所述的温度上限值，则所述的微控制器调整所述的风扇模组进行全功率运转，并使所述的中央处理器的时间脉冲节流率降低，以及将所述的时间脉冲节流率调整状态设定为开启。

9.如权利要求第1项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于所述的微控制器依据所述的时间脉冲节流率调整状态、所述的温度变化率与所述的功率变化率对所述的风扇模组的运转功率进行调整的步骤，还包括：当所述的温度参数值小于所述的温度下限值，则所述的微控制器调整所述的风扇模组使其停止运转。

10.如权利要求第1项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于检测所述的中央处理器取得所述的温度参数值的方法包括：

以所述的电脑系统中的一温度感测装置对所述的中央处理器进行监测并输出一温度感测讯号；以及

由所述的微控制器取得所述的温度感测讯号进行讯号转换及计算，以得到所述的温度参数值。

11.如权利要求第10项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于所述的温度感测装置包括热感应二极管。

12.如权利要求第1项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于检测所述的中央处理器取得所述的功率参数值的方法包括：

以所述的电脑系统中的一外加电流监测线路监测一中央处理器电流讯号；以及

由所述的微控制器取得所述的中央处理器电流讯号与一中央处理器工作电压值进行讯号转换及计算，以得出所述的功率参数值。

13.一种电脑系统的动态控温方法，应用于具有一微处理器、一微控制器与一散热模组的一电脑系统，其特征在于所述的电脑系统的动态控温方法包括下列步骤：

检测所述的电脑系统，由所述的微控制器取得一温度参数值与一功率参数值；

由所述的微控制器比对所述的温度参数值与预设的一温度初始值、一温度上限值及一温度下限值，并由所述的微控制器比对所述的功率参数值与预设的一功率初始值、一功率设定值，得到一温度变化率与一功率变化率；

当所述的温度参数值介于所述的温度上限值与温度下限值之间，且所述的功率参数值大于或等于所述的功率设定值，所述的温度变化率大于预设于所述的微控制器的一温度变化率上限，则所述的微控制器依据预设的一粗调设定值对所述的散热模组的运转功率进行一粗调控制；以及

由所述的微控制器将所述的温度参数值与所述的功率参数值分别储存为所述的温度初始值与所述的功率初始值。

14.如权利要求第13项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于所述的微控制器对所述的散热模组的运转功率进行粗调控制的步骤，还包括：当所述的温度参数值大于所述的温度初始值，则所述的微控制器调整所述的散热模组使其运转功率增加所述的粗调设定值。

15.如权利要求第13项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于所述的微控制器对所述的散热模组的运转功率进行所述的粗调控制的步骤，还包括：当所述的温度参数值小于所述的温度初始值，则所述的微控制器调整所述的散热模组使其运转功率减少所述的粗调设定值。

16.如权利要求第13项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于所述的微控制器对所述的散热模组的运转功率进行所述的粗调控制的步骤，还包括：当所述的温度变化率小于或等于所述的温度变化率上限，且所述的功率变化率大于预设于所述的微控制器的一功率变化率上限，则所述的微控制器依据预设的一微调设定值对所述的散热模组的运转功率进行一微调控制。

17.如权利要求第16项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于所述的微控制器对所述的散热模组的运转功率进行微调控制的步骤，还包括：当所述的功率参数值大于所述的功率初始值，则所述的微控制器调整所述的散热模组使其运转功率增加所述的微调设定值。

18.如权利要求第16项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于所述的微控制器对所述的散热模组的运转功率进行微调控制的步骤，还包括：当所述的功率参数值小于所述的功率初始值，则所述的微控制器调整所述的散热模组使其运转功率减少所述的微调设定值。

19.如权利要求第13项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于在所述的微控制器对所述的散热模组的运转功率进行粗调控制之前，还包括：当所述的温度参数值大于或等于所述的温度上限值，则所述的微控制器调整所述的散热模组进行全功率运转，并降低所述的微处理器的时间脉冲节流率。

20.如权利要求第13项所述的电脑系统的动态控温方法，其特征在于在所述的微控制器对所述的散热模组的运转功率进行粗调控制之前，还包括：当所述的温度参数值小于所述的温度下限值，则所述的微控制器调整所述的散热模组使其停止运转。

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