CN1949117A - 风扇速度控制系统及方法 - Google Patents

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张裕庆
罗千益
李步云
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Abstract

本发明提供一种风扇速度控制方法，该方法包括如下步骤：读取中央处理器的出厂标准温度值Tc；读取超输入/输出换算出的热敏二极管的温度值Td和系统环境散热区的温度值Ta；比较Td和风扇需要开始热处理的最低温度Tl；若Td＞Tl，则增加脉宽调制风扇的占空比到100％；若Td≤Tl，则比较系统环境散热区的温度值Ta与一临界温度T0，所述临界温度T0为45℃；若Ta＞45℃，则增加脉宽调制风扇的占空比到100％；若Ta≤45℃，则保持脉宽调制风扇的占空比为一百分比，该百分比的最佳值为40％；根据上述比较结果，将脉宽调制风扇的占空比发送到风扇速度控制器对风扇速度进行控制。利用本发明，可以提高主板质量及保证系统工作的稳定性。

Description

风扇速度控制系统及方法
【技术领域】
本发明涉及一种风扇速度控制系统及方法。
【背景技术】
随着中央处理器(Central Processing Unit，CPU)晶体管集成数量越来越多，主板发热量越来越大，散热手段从被动散热到主动散热，散热这两个字正在逐步受到人们重视。
为了增强主板整体散热效果，BTX(Balanced TechnologyExtended，可扩展平衡技术)重新设计、布局了主板上各元器件及扩展接口在主板上的位置。所述BTX是一种计算机(Personal Computer，PC)主板架构规范。BTX架构把系统最主要的组件都安排在主板的上部，因此减小了主板的尺寸，只需要去掉多余的外围设备扩展槽便可实现。在BTX架构中，CPU是整个热源的核心。
相对于传统的ATX(Advanced Technology Extended，可扩展先进技术)系统使用二到三组风扇对系统作冷却，Intel BTX系统则分开两部分作风扇控制，一部分是CPU冷却机制，另一部分是系统冷却机制。CPU冷却机制利用风扇处理控制器，针对CPU所提供的标准温度数据和热敏二极管(Thermal Diode)换算实际CPU内部温度，对系统风扇做脉宽调制周期控制(Pulse-Width Modulation Duty，PWMDuty)风扇转速。系统冷却机制利用热敏电阻温度特性来控制风扇供电大小，使得风扇转速随风扇供电大小变化。
此风扇转速控制方式需要人工组装热敏电阻，且该热敏电阻容易因撞击而脱落，导致系统工作不稳定，系统风扇转速控制时无法明确定义出一定温度值下的风扇转速是多少。
【发明内容】
鉴于以上内容，有必要提供一种风扇速度控制系统，其通过软件控制系统风扇转速，提高主板质量，保证系统工作的稳定性，并能清楚知道一定温度值下的风扇转速。
鉴于以上内容，还有必要提供一种风扇速度控制方法，其通过软件控制系统风扇转速，提高了主板质量，保证系统工作的稳定性，并能清楚知道一定温度值下的风扇转速。
一种风扇速度控制系统，用于控制主板风扇的速度，该主板包括一中央处理器、一基本输入输出系统、一超输入/输出及一系统环境散热区，该中央处理器内置一热敏二极管，该超输入/输出内置一风扇速度控制器，所述风扇速度控制系统包括一温度读取模块，用于读取中央处理器的出厂标准温度值，及读取超输入/输出所换算出的热敏二极管的温度值和系统环境散热区的温度值；一比较模块，用于比较所换算出的热敏二极管的温度值与中央处理器需要开始热处理的最低温度值，及比较所述系统环境散热区的温度值与一临界温度；一处理模块，脉宽调制所述风扇的占空比，并将该占空比传送给所述风扇速度控制器。
进一步地，所述的风扇速度控制系统还包括一判断模块用于判断是否需要继续进行所述风扇速度控制。
进一步地，所述的风扇速度控制系统还包括一设置模块，用于设置每两次风扇速度控制的时间间隔。
其中，所述的中央处理器需要开始热处理的最低温度为中央处理器的出厂标准温度值与一温度值的差值，该温度值的最佳值为10℃。所述临界温度为45℃。
一种风扇速度控制方法，用于控制主板风扇的速度，该方法包括如下步骤：(a)读取该主板上中央处理器的出厂标准温度值；(b)读取该主板上超输入输出换算出的中央处理器热敏二极管的温度值和主板上系统环境散热区的温度值；(c)比较所换算出的热敏二极管的温度值与中央处理器需要开始热处理的最低温度值，并执行如下步骤之一：(c1)若所述热敏二极管的温度值大于所述最低温度值，则增加脉宽调制风扇的占空比到100％；(c2)若所述热敏二极管的温度值小于等于所述最低温度值，则比较系统环境散热区的温度值与一临界温度，并执行如下步骤之一：(c21)若所述系统环境散热区的温度值大于所述临界温度，则增加脉宽调制风扇的占空比到100％；(c22)若所述系统环境散热区的温度值小于等于所述临界温度，则保持脉宽调制风扇的占空比为一百分比；(d)将该脉宽调制风扇的占空比发送到一风扇速度控制器对该风扇的速度进行控制。
进一步地，所述风扇速度控制方法还包括步骤：判断是否需要继续进行风扇速度控制；若不需要继续进行风扇速度控制，则结束流程；若需要继续进行风扇速度控制，则等待一段时间，然后返回步骤(b)。
其中，所述的中央处理器需要开始热处理的最低温度为中央处理器的出厂标准温度值与一温度值的差值，该温度值的最佳值为10℃。
所述临界温度为45℃。
相较于现有技术，所述风扇速度控制系统及方法，通过软件控制系统风扇的速度，当中央处理器的负载持续增加时，加速风扇转速，将热敏二极管的温度保持在中央处理器的出厂标准温度以下，另外，还考虑到系统环境的温度，提高了主板的质量及系统工作的稳定性，并满足了系统的噪音要求。
【附图说明】
图1是本发明风扇速度控制系统较佳实施例的架构图。
图2是本发明风扇速度控制系统较佳实施例的功能模块图。
图3是本发明风扇速度控制系统温度随电压变化的趋势图。
图4是本发明风扇速度控制方法较佳实施例的具体流程图。
【具体实施方式】
本发明以BTX(Balanced Technology Extended，可扩展平衡技术)主板为例。
如图1所示，是本发明风扇速度控制系统较佳实施例的架构图。本发明的硬件架构图主要包括风扇10、风扇连接器20、转速计30、SI/O(Super Input Output，超输入/输出)40、BIOS(Basic Input OutputSystem，基本输入输出系统)50及散热区60。
其中，风扇连接器20可以是四根连接线(4pin)的风扇连接器，也可以是五根连接线(5pin)的风扇连接器。转速计30通过风扇连接器20与风扇10连接，该转速计30用于记录风扇的转速。
SI/O40用于侦测散热区60的温度，并将读取到的温度换算成温度数据，该SI/O40安装有一风扇速度控制器41。所述散热区60包括系统环境散热区61和CPU(Central processing unit，中央处理器)62。系统环境散热区61包括显卡热区和内存热区。CPU62内装有一热敏二极管620，该热敏二极管620是CPU62的散热中心元件。
BIOS50内安装风扇速度控制系统51，该风扇速度控制系统51读取CPU62的出厂标准温度值T0，透过一SMI(System ManagementInterrupt，系统管理中断)界面读取SI/O40所换算出的热敏二极管620的温度值Td和系统环境散热区61的温度值Ta，并将Td与CPU62需要开始热处理的最低温度Tl进行比较，所述Tl为Tc与一温度值的差值，该温度值的最佳值为10℃。当Td＞Tl时，脉宽调制风扇10的占空比到100％；当Td≤Tl时，将系统环境散热区61的温度值Ta与一临界温度T0进行比较，本实施例中所述的临界温度Tn为45℃。当Ta＞45℃时，脉宽调制风扇10的占空比到100％；当Ta≤45℃时，保持脉宽调制风扇10的占空比为一百分比，该百分比最佳值为40％。风扇速度控制系统51将调制后的风扇10的占空比传送给SI/O40的风扇控制器41，用于控制风扇10的转速。
其中，所述的脉宽调制指把SI/O40内的变流器输出电压斩波成为脉冲，通过改变脉冲的宽度、数量或者分布规则，以改变输出电压的数值和频率的控制方法。所述占空比指高低电平所占的时间的比率，占空比越大，电路开通时间就越长，脉宽调制风扇10的转速随着占空比的大小成比例的增大。
如图2所示，是本发明风扇速度控制系统较佳实施例的功能模块图。该风扇速度控制系统51包括一温度读取模块510、一比较模块512、一处理模块514、一判断模块516及一设置模块518。
温度读取模块510用于读取CPU62的出厂标准温度值Tc，及读取SI/O40所换算出的热敏二极管620的温度值Td和系统环境散热区61的温度值Ta。所述Tc与CPU62的类型有关，不同类型的CPU，其出厂标准温度值不同，一般而言，Tc的允许范围为50℃至80℃，误差范围为2℃。所述的Ta包括显卡热区温度和内存热区温度。
比较模块512用于比较Td与CPU62需要开始热处理的最低温度Tl的大小，所述的Tl为Tc与一温度值的差值，该温度值的最佳值为10℃。比较模块512还用于比较Ta与一临界温度T0的大小，本实施例中所述的临界温度T0为45℃。当Ta超出该临界温度T0时，风扇10需要加速降温。
处理模块514根据比较模块512所比较的结果，脉宽调制风扇10的占空比，具体而言，当Td＞Tl时，脉宽调制风扇10的占空比到100％；当Td≤Tl时，将Ta与T0(45℃)进行比较；当Ta＞45℃时，脉宽调制风扇10的占空比到100％；当Ta≤45℃时，保持脉宽调制风扇10的占空比为一百分比，该百分比的最佳值为40％。处理模块514将该占空比传送给风扇速度控制器41用于控制风扇10的速度。
判断模块516用于判断是否需要继续进行风扇速度控制。若用户需要继续进行风扇10的速度控制，则等待一段时间，重新读取Td及Ta。所述的等待时间可以根据用户需求由设置模块518设置，其为每两次风扇速度控制的时间间隔。
如图3所示，是风扇速度控制系统温度随电压变化的趋势图。其中，L1指系统开始热处理的温度为临界温度T0(如45℃)时，系统环境散热区61的温度值Ta随电压呈线性变化。当温度等于(T0+5℃)时，如点a，脉宽调制风扇的占空比等于100％，风扇10开始全速运转。
L2指风扇10停转，具体而言，当热敏二极管620的温度值Td超出CPU62的出厂标准温度Tc时，热敏二极管620的温度值Td随电压呈线性变化。当温度达到最大值Tm，如点b，操作系统会停止运作。
L3指风扇10从CPU62需要开始热处理的最低温度Tl起，热敏二极管620的温度值Td随电压呈线性变化。当热敏二极管620的温度值Td达到CPU62的出厂标准温度Tc时，如点c，脉宽调制风扇的占空比等于100％，风扇10全速运转。
L4指热敏二极管620的温度Td从CPU62的出厂标准温度Tc到最高温度Tm的线性变化。当温度达到CPU62的出厂标准温度Tc时，如点d，风扇全速转动，脉宽调制风扇10的占空比等于100％。
如图4所示，是本发明风扇速度控制方法较佳实施例的具体流程图。首先，温度读取模块510读取CPU62的温度参量Tc，该温度参量Tc为CPU62的出厂标准温度值，所述Tc与CPU62的类型有关，不同类型的CPU，其出厂标准温度值不同，CPU62的出厂标准温度值Tc允许范围为50℃至80℃，误差范围为2℃(步骤S300)。
SI/O40读取热敏二极管620的温度和系统环境散热区61的温度，并将所述温度换算成温度数据，读取模块510透过SMI读取SI/O40换算出的热敏二极管620的温度值Td和系统环境散热区61的温度值Ta。所述系统环境散热区61的温度包括显卡热区温度和内存热区温度(步骤S301)。
比较模块512将所换算出的Td与CPU62需要开始热处理的最低温度Tl进行比较，所述Tl为Tc与一温度值的差值，该温度值的最佳值为10℃(步骤S302)。
若上述比较结果是Td＞Tl，则处理模块514按照图3中L3的线性关系增加脉宽调制风扇10的占空比到100％，之后进入步骤S307(步骤S303)。
若上述比较结果是Td≤Tl，则比较模块512比较Ta与一临界温度T0的大小，本实施例所述的临界温度T0为45℃(步骤S304)。
若步骤S304比较的结果是Ta＞45℃，则处理模块514按照图3中L1的线性关系增加脉宽调制风扇10的占空比到100％，之后进入步骤S307(步骤S305)。
若步骤S304比较的结果是Ta≤45℃，则处理模块514保持脉宽调制风扇10的占空比为一百分比，该百分比的最佳值为40％，之后进入步骤S307(步骤S306)。
处理模块514将上述脉宽调制风扇10的占空比传送给风扇速度控制器41用于控制风扇10的速度：当Td≤Tl，而Ta≤45℃时，风扇10会降低转速来降低风扇10所产生的噪音；当CPU62负载持续增加，所换算出的热敏二极管620的温度值Td达到CPU62的温度值Tc时，风扇速度控制器41会加速风扇10的转速，使Td保持在Tc以下；当脉宽调制风扇10的占空比为100％时，如图3所示的点a和点c，风扇10全速运转(步骤S307)。
判断模块516判断用户是否继续进行风扇10的速度控制(步骤S308)。
若用户需要继续进行风扇10的速度控制，则等待一段时间，返回步骤S301，重新读取温度变量Td和Ta，所述等待时间可以根据用户需求由设置模块518设定(步骤S309)。
在步骤S308中，若用户不需要继续进行风扇10的速度控制，则结束风扇速度控制流程。

Claims (17)

1.一种风扇速度控制系统，用于控制主板风扇的速度，该主板包括一中央处理器、一基本输入输出系统、一超输入/输出及一系统环境散热区，该中央处理器内置一热敏二极管，该超输入/输出内置一风扇速度控制器，其特征在于，该风扇速度控制系统包括：
一温度读取模块，用于读取中央处理器的出厂标准温度值，及读取超输入/输出所换算出的热敏二极管的温度值和系统环境散热区的温度值；
一比较模块，用于比较所述所换算出的热敏二极管的温度值与中央处理器需要开始热处理的最低温度值，及比较所述系统环境散热区的温度值与一临界温度；
一处理模块，用于根据所述比较结果脉宽调制所述风扇的占空比，并将该占空比传送给所述风扇速度控制器以控制风扇的速度。
2.如权利要求1所述的风扇速度控制系统，其特征在于，该系统还包括：一判断模块，用于判断是否需要继续进行所述风扇的速度控制。
3.如权利要求1所述的风扇速度控制系统，其特征在于，该系统还包括：一设置模块，用于设置每两次风扇速度控制的时间间隔。
4.如权利要求1所述的风扇速度控制系统，其特征在于，所述系统环境散热区的温度包括显卡热区温度和内存热区温度。
5.如权利要求1所述的风扇速度控制系统，其特征在于，所述的中央处理器需要开始热处理的最低温度为中央处理器的出厂标准温度值与一温度值的差值。
6.如权利要求5所述的风扇速度控制系统，其特征在于，所述的温度值为10℃。
7.如权利要求1所述的风扇速度控制系统，其特征在于，所述的比较结果包括：
若所述热敏二极管的温度值大于所述最低温度值，则增加脉宽调制风扇的占空比到100％；
若所述热敏二极管的温度值小于等于所述最低温度值，则比较系统环境散热区的温度值与所述临界温度；
若所述系统环境散热区的温度值大于所述临界温度，则增加脉宽调制风扇的占空比到100％；
若所述系统环境散热区的温度值小于等于所述临界温度，则保持脉宽调制风扇的占空比为一百分比。
8.如权利要求1或7所述的风扇速度控制系统，其特征在于，所述临界温度为45℃。
9.如权利要求7所述的风扇速度控制系统，其特征在于，所述百分比为40％。
10.一种风扇速度控制方法，用于控制主板风扇的速度，其特征在于，该方法包括如下步骤：
读取该主板上中央处理器的出厂标准温度值；
读取该主板上超输入/输出换算出的中央处理器热敏二极管的温度值和主板上系统环境散热区的温度值；
比较所换算出的热敏二极管的温度值与中央处理器需要开始热处理的最低温度值，并执行如下步骤之一：
若所述热敏二极管的温度值大于所述最低温度值，则增加脉宽调制风扇的占空比到100％；
若所述热敏二极管的温度值小于等于所述最低温度值，则比较系统环境散热区的温度值与一临界温度，并执行如下步骤之一：
若所述系统环境散热区的温度值大于所述临界温度，则增加脉宽调制风扇的占空比到100％；
若所述系统环境散热区的温度值小于等于所述临界温度，则保持脉宽调制风扇的占空比为一百分比；
将该脉宽调制风扇的占空比发送到一风扇速度控制器对该风扇的速度进行控制。
11.如权利要求10所述的风扇速度控制方法，其特征在于，该方法还包括步骤：
判断是否需要继续进行风扇速度控制；
若需要继续进行风扇速度控制，则等待一段时间，然后返回读取热敏二极管的温度值和系统环境散热区的温度值的步骤；
若不需要继续进行风扇速度控制，则结束流程。
12.如权利要求10所述的风扇速度控制方法，其特征在于，所述的系统环境散热区的温度包括显卡热区温度和内存热区温度。
13.如权利要求10所述的风扇速度控制方法，其特征在于，所述的临界温度为45℃。
14.如权利要求10所述的风扇速度控制系统，其特征在于，所述的中央处理器需要开始热处理的最低温度为中央处理器的出厂标准温度值与一温度值的差值。
15.如权利要求14所述的风扇速度控制系统，其特征在于，所述的温度值为10℃。
16.如权利要求10所述的风扇速度控制系统，其特征在于，所述的百分比为40％。
17.如权利要求10所述的风扇速度控制方法，其特征在于，所述的等待时间指每两次控制风扇速度的时间间隔，其可根据用户实际需求来设定。
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