CN1812705A - 电子装置的风扇控制系统、风扇控制方法及其散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可根据更复杂的操作环境运作的电子装置的风扇控制系统、风扇控制方法及其散热系统，以解决因为电子系统复杂度增加所带来的散热与风扇运转的噪音问题。该电子装置的风扇控制系统包括有温度传感器、温度控制模块、第一逻辑、第二逻辑以及风扇控制电路。其中温度传感器用以感测相对应的集成电路运作时的温度，温度控制模块则接收所感测的温度并据以输出相对应的第一逻辑信号，第一逻辑用以根据第一逻辑信号与第一控制信号以输出相对应的第二逻辑信号，第二逻辑设定有一个或一个以上风扇转速－温度操作关系，以根据第二逻辑信号所对应的风扇转速－温度曲线输出第二控制信号，而控制电路根据对应于第二控制信号的电压驱动该风扇转动。

Description

电子装置的风扇控制系统、风扇控制方法及其散热系统

技术领域

本发明涉及一种风扇控制系统，特别是一种应用于电子装置或信息处理装置中、可根据不同温度曲线而进行散热的风扇控制系统。

背景技术

随着计算机科技的日新月异，所消耗的能量也越来越巨大。目前常见的散热方式有安装大型散热片，利用空气的自然对流或使用大型风扇帮助空气对流以达到散热的效果，或者是安装小型或中型散热片，配合小型风扇利用机壳内空气的对流来散热。此外，还有水冷式散热系统或采用热导管的散热系统。在一般的个人计算机、电子装置、或信息处理装置中，一般均采用散热片并配合风扇的辅助以进行散热，因此，风扇的出风量、风压、轴承的种类都是影响散热的主要因素。

在目前的散热系统中，大多是以控制风扇的转速以达到适当散热的目的。而风扇的转速大多采用温度控制的方式。在一般的系统中，仅采用一组风扇进行散热，采用预先定义好的温度转速曲线，并通过传感器感测温度，使得风扇可以根据目前的温度运转，以增加或减少出风量，借以改变系统的温度而达到散热的效果。这些温度曲线一般的操作范围大约是介于最低4.5直流伏特(DCV)、5DCV到最高12、13DCV之间。

随着计算机系统所能提供的功能越来越多样化，其设计也越来越复杂，在计算机系统等电子装置成为家庭娱乐中心的同时，其因为风扇转动所带来的噪音问题就必须详加考虑。

举例来说，当使用者欲观赏多媒体影片时，通常操作系统会处于待机的状态，此时，由于系统中的热源减少，根据目前的风扇控制方式，风扇将以最低速转动。但是，转动将会伴随噪音的产生。也就是说，风扇在系统开机之后，即持续运转，以进行散热。

大部分的风扇都会以最小的速度开始运转，或者是根据单一的温度曲线操作，随着系统的复杂度或操作模式的增加，仅有单一的温度曲线来控制风扇可能不符合消费性电子装置的需求。单一温度曲线的风扇运转无法有效地解决噪音问题。

因此，随着系统的复杂度增加，发展一种可以根据更复杂的操作环境而运作的散热系统、或是风扇运作系统，成为电子装置散热技术中亟待解决的技术问题。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种电子装置风扇控制系统，以解决公知技术所存在的问题及缺点。

因此，为达上述目的，本发明所揭示的电子装置的风扇控制系统，应用于一电子装置中，其电子装置至少具有一主机板、一用以供应电子装置运作所需电源的一电源供应器、以及一个或一个以上设置于主机板上以供电子装置运作所需的集成电路；散热系统包括有：一个或一个以上温度传感器，相应于集成电路的某些或全部配置，用以感测相对应的集成电路运作时的温度；一温度控制模块，与等温度传感器相接，以接收等温度传感器所感测的温度而输出相对应的第一逻辑信号，并输出一相应于电子装置运作状态的一第一控制信号；一第一逻辑，与温度控制模块相接，用以根据第一逻辑信号与第一控制信号以输出相对应的一第二逻辑信号；一第二逻辑，与第一逻辑相接，其中设定有一个或一个以上风扇转速-温度操作关系，第二逻辑根据第二逻辑信号所对应的风扇转速-温度曲线输出一第二控制信号；一个或一个以上控制电路，与第二逻辑相接，用以输出一相应于第二控制信号的一电压；以及一个以上的风扇，每一风扇与相对应的控制电路连接，以相应于电压的转速转动。

根据上述的电子装置的风扇控制系统，其中该温度控制模块与该第一逻辑设置于主机板上，该第二逻辑及所述控制电路设置于电源供应器中。

根据上述的电子装置的风扇控制系统，其中所述风扇设置于电源供应器中，所述风扇的电源由该电源供应器供应。

根据上述的电子装置的风扇控制系统，其中所述风扇选择性地对应该集成电路的某些或全部配置，所述风扇的电源由主机板供应。

根据上述的电子装置的风扇控制系统，其中该温度控制模块为一输出输入芯片。

根据上述的电子装置的风扇控制系统，其中该温度控制模块包括有一输出输入芯片以及一个以上的可接收所述温度传感器所感测的温度的热控制集成电路。

根据上述的电子装置的风扇控制系统，其中该温度控制模块所输出的该第一逻辑信号的位数相对应于所述温度传感器的个数。

根据上述的电子装置的风扇控制系统，其中该第一逻辑与该第二逻辑为相互独立的电子电路或集成电路。

根据上述的电子装置的风扇控制系统，其中该第一逻辑与该第二逻辑整合为单一电路或集成电路。

根据上述的电子装置的风扇控制系统，其中该第二逻辑与该控制电路为相互独立的电子电路或集成电路。

根据上述的电子装置的风扇控制系统，其中该第二逻辑与该控制电路整合为单一电路或集成电路。

根据本发明的原理，本发明还提供一种电子装置的风扇控制方法，应用于一电子装置中，电子装置至少具有一主机板，主机板上至少具有一用以供应电子装置运作所需电源的一电源供应器、以及一个或一个以上运作所需的集成电路，该风扇控制方法包括有下列步骤：感测至少一个以上集成电路运作时的温度；接收感测的温度，并据以输出相对应的一第一逻辑信号；根据第一逻辑信号以及一第一控制信号输出相对应的一第二逻辑信号；根据第二逻辑信号所对应的一风扇转速-温度曲线输出一第二控制信号；以及输出相应于第二控制信号的一电压，以驱动风扇转动。

根据本发明的原理，通过在系统中的不同位置设置多个温度感应器，可以感测不同位置以及不同操作模式的温度，即可在不同的操作模式下感测出不同的温度，并由风扇以不同的转速旋转。此温度可包括有系统温度或者电子组件或集成电路的操作温度。

下面将结合附图和实施例，进一步阐明本发明的详细特征及优点。

附图说明

图1为本发明的电子装置风扇控制系统的系统方块图；

图2A为本发明的电子装置风扇控制系统所应用的电压-温度曲线示意图；

图2B为本发明的电子装置风扇控制系统所应用的另一电压-温度曲线示意图；

图2C为本发明的电子装置风扇控制系统所应用的又一电压-温度曲线示意图；

图2D为本发明的电子装置风扇控制系统所应用的再一电压-温度曲线示意图；以及

图3为本发明的电子装置风扇控制系统的操作信号设定的实施例。

其中，附图标记说明如下：

100 主机板           200电源供应器       10温度控制模块

20  第一逻辑         30第二逻辑          40控制电路

S1      第一控制信号                     S2第二控制信号

TEMP1   第一逻辑信号                  TEMP2第一逻辑信号

TEMP3   第一逻辑信号                     L1第二逻辑信号

具体实施方式

请参考图1，为本发明所揭示的电子装置的风扇控制系统的系统架构图，包括一个或一个以上温度传感器(未示出)、温度控制模块10、第一逻辑20、第二逻辑30、以及一个或一个以上控制电路40等。控制电路的数量仅作为说明之用，并非用以限定本发明所使用的控制电路的数量。为方便讨论，以下称这些温度感应器为第一温度感应器、第二温度感应器、第三温度感应器......依此类推，并分别输出所感应的温度信号，依序为第一温度感测信号、第二温度感测信号......依此类推。

如图所示的实施例，温度控制模块10、第一逻辑20设置于一电子装置的主机板100上，而第二逻辑30、以及控制电路40等设置于系统中的电源供应器200中。

一般而言，本发明所应用的电子装置通常会设置一主机板100，主机板100会设置有一作为系统运作核心的中央处理器，辅助系统运作的内存、显示卡、声卡、网卡等等集成电路芯片或是具有相同功能的一个以上的芯片。此外，也可选择性地安装有电视卡、视讯卡或是具有相同功能的一个以上的芯片等等。在另一实施例中，主机板100设置有系统运作核心的集成电路，可为一个或多个。举例来说，主机板100会安装于一机壳中，机壳中还搭载有电源供应器200，以供应系统运作的电源。此外，电子装置也设置有多组散热风扇，以供系统运作时散热使用。在一实施例中，风扇设置于电源供应器中，风扇的电源由电源供应器供应。在另一实施例中，除了设置于电源供应器中，风扇还设置于容易产生热源的集成电路处，例如中央处理器，风扇的电源由电源供应器或主机板上的电源供应模块供应。此散热风扇是根据温度传感器所感应的温度曲线运作。

实施例中所述的电子装置可为个人计算机、服务器、游戏机、多媒体计算机、多媒体播放机、个人影音录制系统(PVR)等等。

根据本发明的原理，在系统中设置有一个或一个以上温度感应器(未示出)，举例来说，可设置于显示卡、电视卡、中央处理器、电源供应器中。

如图1所示，一个或一个以上温度传感器对应于集成电路的某些或全部配置，举例来说，如中央处理器、电视卡等，用以感测相对应的集成电路运作时的温度。

以下说明每一模块的功能与操作。

温度控制模块10，与所述温度传感器相接，接收所述温度传感器所感测的温度并据以输出相对应的第一逻辑信号TEMP1～3，其中该第一逻辑信号的个数相对应于该温度传感器的个数。温度控制模块10包括有一输出输入芯片(super I/O)以及一个以上的可接收所述温度传感器所感测的温度的热控制集成电路(Thermal Control IC)，也可单独包括输出输入芯片(super I/O)或热控制集成电路。当温度控制模块10同时包括有输出输入芯片及热控制集成电路时，输出输入芯片将会输出一感应来源电路信号给第一逻辑20，以协助第一逻辑20判别所接收的温度是来自输出输入芯片或热控制集成电路。

此外，温度控制模块10还会输出第一控制信号S1给第一逻辑20，以通知第一逻辑20目前系统的运作模式。第一控制信号S1的位数决定系统可在几种模式操作。当第一控制信号S1为一个位时，系统具有两种操作模式；当第一控制信号S1为两个位时，系统具有四种操作模式。因此，第一控制信号S1的位数可根据系统的复杂程度或实际需要来设定。

在一实施例中，温度控制模块10所输出的第一控制信号S1可由系统的基本输入输出系统(BIOS)来控制。本领域技术人员可知，温度控制模块10可通过系统管理总线(SM BUS)与基本输入输出系统(BIOS)相连接，此为公知技术的范畴，本发明不再赘述。

第一逻辑20与温度控制模块10相接，用以根据温度控制模块10所输出的相对应于感测温度的第一逻辑信号TEMP1～3以及第一控制信号S1而输出相对应的一第二逻辑信号L1。

第二逻辑30与第一逻辑20相接，第二逻辑30中设定有一个或一个以上风扇转速-温度操作关系，第二逻辑30根据第二逻辑信号L1所对应的该风扇转速-温度曲线输出一第二控制信号S2。

控制电路40与第二逻辑30相接，用以根据相对应的第二控制信号S2而驱动风扇转动。每一控制电路均相对应有一电压-温度曲线。其中电压为驱动风扇转速的电压。关于第一逻辑20、第二逻辑30与控制电路40的组成，本领域技术人员可任意由晶体管及逻辑门等电子组件搭配而成，此为公知技术的范畴，本发明不再赘述。

在一实施例中，第一逻辑20与第二逻辑30为相互独立的电子电路或集成电路。在另一实施例中，第一逻辑20与第二逻辑30整合为单一电路或集成电路。

在图1的实施例中，第二逻辑30与控制电路40为相互独立的电路或集成电路。在另一实施例中，第二逻辑30与控制电路40整合为单一电路或集成电路。

所对应的电压-温度曲线请参考图2A～图2D。举例来说，控制电路40对应图2A的电压-温度曲线，为一斜阶梯式曲线；控制电路40对应图2B的电压-温度曲线，为一倾斜式曲线；控制电路40对应图2C的电压-温度曲线，为一阶梯式曲线；控制电路40对应图2D的电压-温度曲线，为一多重阶梯式曲线。图中所示的电路仅作为说明解释，并非用以限定本发明所使用的电压-温度曲线。本领域技术人员可任意选择适合电子装置操作的电压-温度曲线。

以下说明本发明所揭示的电子装置的风扇控制系统的运作。温度传感器与控制信号的对应关系，举例来说，可如图3的设定。

如前所述，在电子装置中设置有一个或一个以上温度传感器，举例来说，可设置于中央处理器、电视卡等。若目前系统以正常的操作模式运作，此时温度控制模块10会输出一正常操作模式的第一控制信号S1给第一逻辑20，如图3所示的逻辑0信号。而设置于中央处理器的第一温度传感器与设置于电视卡的第二温度传感器将感测到不同的温度，由温度控制模块10接收，并将所感测的温度输出至第一逻辑20中，第一逻辑20会根据所感测到的温度，将温度转换成相应的感测逻辑信号。举例来说，在图3所示的实施例中，设置四个温度传感器，而温度控制模块10则接收四个温度信号，并由第一逻辑20转换成相应的感测逻辑信号。

举例来说，当温度传感器所感测到的信号分别为＜X℃、＜Y1℃、＜Y2℃、＜Z℃时，相对应的第一逻辑信号为“0”，此时第一逻辑20将根据“0”的第一控制信号以及“0”的第一逻辑信号输出相对应的第二逻辑信号为“00”，使得第二逻辑30据以输出相对应的第二控制信号S2。

举例来说，当温度传感器所感测到的信号分别为＞X℃、＜Y1℃、＜Y2℃、＜Z℃时，相对应的第一逻辑信号为“1”，而此时的第一控制信号为“1”，表示系统处于另一操作模式。第一逻辑20将根据“1”的第一控制信号以及“1”的第一逻辑信号输出相对应的第二逻辑信号为“11”，使得第二逻辑30据以输出相对应的第二控制信号S2。

第二逻辑30中会储存有不同的温度-电压操作曲线，而此温度-电压操作曲线与第二逻辑信号相对应，举例来说，若第二逻辑信号为“00”时，此时第二逻辑30将输出相应于“00”的第二控制信号，并输出一对应的电压以使控制电路40驱动风扇的转动。

根据本发明的原理，本发明所揭示的电子装置的风扇控制系统具有多重的运转状态，通过多个温度传感器，以正确地感测系统运作时的温度，并根据不同的温度-电压曲线来控制风扇的运转，以减少风扇运转的噪音并更有效率地散热，从而降低系统的温度。

虽然本发明以前述的较佳实施例揭示如上，然而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做的更动与润饰，均属于本发明的专利保护范围内。关于本发明的保护范围请参考所附的权利要求书为准。

Claims (12)

1、一种电子装置的散热系统，应用于一电子装置中，该电子装置具有一个或一个以上的集成电路，其中该散热系统包括：

一个或一个以上温度传感器，相应于该集成电路的某些或全部配置，用以感测相对应的该集成电路运作时的温度；

一温度控制模块，与所述温度传感器相接，接收所述温度传感器所感测的温度而输出相对应的第一逻辑信号，并输出一相应于该电子装置运作状态的一第一控制信号；

一第一逻辑，与该温度控制模块相接，用以根据该第一逻辑信号与该第一控制信号以输出相对应的一第二逻辑信号；

一第二逻辑，与该第一逻辑相接，其中设定有一个或一个以上风扇转速-温度操作关系，该第二逻辑根据该第二逻辑信号所对应的风扇转速-温度曲线输出一第二控制信号；

一个或一个以上控制电路，接收该第二控制信号，用以输出相应于该第二控制信号的一电压；以及

一个以上的风扇，每一风扇与该控制电路连接，以相应于该电压的转速转动。

2、如权利要求1所述的电子装置的散热系统，其中该温度控制模块与该第一逻辑设置于主机板上，该第二逻辑及所述控制电路设置于电源供应器中。

3、如权利要求1所述的电子装置的散热系统，其中所述风扇设置于电源供应器中，所述风扇的电源由该电源供应器供应。

4、如权利要求1所述的电子装置的散热系统，其中所述风扇选择性地对应该集成电路的某些或全部配置，所述风扇的电源由主机板供应。

5、如权利要求1所述的电子装置的散热系统，其中该温度控制模块为一输出输入芯片。

6、如权利要求1所述的电子装置的散热系统，其中该温度控制模块包括有一输出输入芯片以及一个以上的可接收所述温度传感器所感测的温度的热控制集成电路。

7、如权利要求1所述的电子装置的散热系统，其中该温度控制模块所输出的该第一逻辑信号的位数相对应于所述温度传感器的个数。

8、如权利要求1所述的电子装置的散热系统，其中该第一逻辑与该第二逻辑为相互独立的电子电路或集成电路。

9、如权利要求1所述的电子装置的散热系统，其中该第一逻辑与该第二逻辑整合为单一电路或集成电路。

10、如权利要求1所述的电子装置的散热系统，其中该第二逻辑与该控制电路为相互独立的电子电路或集成电路。

11、如权利要求1所述的电子装置的散热系统，其中该第二逻辑与该控制电路整合为单一电路或集成电路。

12、一种电子装置的风扇控制方法，应用于一电子装置中，该电子装置具有一个或一个以上的集成电路，其中该风扇控制方法包括下列步骤：

感测至少一个以上该集成电路运作时的温度；

接收该感测的温度，并据以输出相对应的一第一逻辑信号；

根据该第一逻辑信号以及一第一控制信号输出相对应的一第二逻辑信号；

根据该第二逻辑信号所对应的一风扇转速-温度曲线输出一第二控制信号；以及

输出相应于该第二控制信号的一电压，以驱动风扇转动。

Images