CN203931498U - 一种硬盘加热装置及计算机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种硬盘加热装置及计算机，该硬盘加热装置包括温度检测模块、加热控制模块、电源供电控制模块、开关模块、发热电阻模块。本实用新型采用发热电阻的方式，在上面施加电压，由电阻发热产生热量，并将产生的热量用导热介质传导到硬盘的轴承、电路板等区域，从而实现对硬盘的加热，由于不需采用额外的加热膜进行包裹，因此组装简单方便，对硬盘高温工作时的散热不会造成不利影响，也不需要额外的PCB控制板，因此降低了成本，装配性较好，不存在模块一致性难以保证的情况。

Description

一种硬盘加热装置及计算机

技术领域

本实用新型涉及硬盘加热领域，更具体地说，涉及一种硬盘加热装置及计算机。

背景技术

在计算机领域中，普通硬盘需要维持在一定温度范围内才能正常工作。硬盘工作时电机带动硬盘盘片高速旋转，通过磁头臂的摆动读取盘片数据。普通硬盘由于存储材料和机械结构的限制，在低温环境下（例如0℃以下），硬盘转动部分的润滑剂将处于半凝固状态，此时启动硬盘过程中机械动作阻力加大，相应的驱动电流也同时加大，轻则硬盘无法正常工作、丢失数据，重则损坏硬盘自身电源和机械传动机构。然而，在工控领域和军工领域，有些情况下硬盘必须在低温的环境下工作。这种情况下就需要使硬盘所处的温度环境保持在最低工作温度以上。

现有技术中，硬盘加热通常采用加热膜来实现，使用时加热膜要裹紧硬盘，组装不方便，在高温环境时更会影响硬盘的散热，同时，需要单独设计一个PCB控制板来用于加热控制以及连接器的转接，形成单独的通用模块，此方案成本较高，而且可装配性较差，模块一致性难以保证。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的可装配性差、成本高、高温时影响硬盘的散热、模块一致性难以保证的缺陷，提供一种组装简单方便、成本低、对硬盘高温工作时的散热不会造成不利影响、有效保证模块一致性的硬盘加热装置及计算机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种硬盘加热装置，包括温度检测模块、加热控制模块、电源供电控制模块、开关模块、发热电阻模块。

所述温度检测模块的输出端连接至所述加热控制模块的输入端，所述加热控制模块的输出端一端连接至所述电源供电控制模块的输入端，另一端连接至所述开关模块的输入端，所述电源供电控制模块的输出端连接至硬盘，所述开关模块的输出端连接至所述发热电阻模块的输入端；

所述温度检测模块用于检测所述硬盘周边的环境温度；

所述加热控制模块用于判断所述温度检测模块检测到的所述硬盘周边的环境温度是否在所述硬盘正常工作的环境温度范围内，并控制所述电源供电控制模块为所述硬盘供电；

所述电源供电控制模块用于在所述加热控制模块判断出所述硬盘周边的环境温度在所述硬盘正常工作的环境温度范围内时，对所述硬盘供电，当所述加热控制模块判断出所述硬盘周边的环境温度不在所述硬盘正常工作的环境温度范围内时，断开对所述硬盘的供电；

所述开关模块用于当所述加热控制模块判断出所述硬盘周边的环境温度不在所述硬盘正常工作的环境温度范围内时闭合，开启所述发热电阻模块，为所述硬盘加热，当所述加热控制模块判断出所述硬盘周边的环境温度在所述硬盘正常工作的环境温度范围内时断开，断开所述发热电阻模块；

所述发热电阻模块用于发热产生热量。

优选的，所述硬盘加热装置还包括南桥模块，所述南桥模块的GPI与所述电源供电控制模块的第二输出端连接，所述电源供电控制模块根据所述加热控制模块判断的所述硬盘周边的环境温度是否在正常工作的环境温度范围内输出高电平或低电平到所述南桥模块的GPI。

在一个实施例中，所述温度检测模块包括热敏电阻，所述加热控制模块包括运算放大器，所述运算放大器用于根据采集的所述热敏电阻的信号，判断所述硬盘周边的环境温度是否在所述硬盘正常工作的环境温度范围内，根据判断结果输出两路信号，一路信号用于控制所述电源供电控制模块为所述硬盘供电，另一路信号用于控制所述开关模块的开关，从而开启或断开所述发热电阻模块。

在另一个实施例中，所述温度检测模块包括热传感器，所述加热控制模块的功能由所述南桥模块完成，所述南桥模块通过SMBUS读取所述热传感器的信号，判断所述硬盘周边的环境温度是否在所述硬盘正常工作的环境温度范围内，根据判断结果输出两路GPO信号，一路GPO信号用于控制所述电源供电控制模块为所述硬盘供电，另一路GPO信号用于控制所述开关模块的开关，从而开启或断开所述发热电阻模块。

优选的，所述发热电阻模块包括位于所述硬盘上的一组PCB走线和一导热介质。

同时本实用新型还构造一种计算机，所述计算机包括基本输入输出系统BIOS，特别的，所述计算机还包括如上所述的硬盘加热装置，所述BIOS用于根据所述南桥模块的GPI信号的状态来确定是否进行正常的操作系统引导。

实施本实用新型的硬盘加热装置及计算机，具有以下有益效果：采用发热电阻的方式，在上面施加电压，由电阻发热产生热量，并将产生的热量用导热介质传导到硬盘的轴承、电路板等区域，从而实现对硬盘的加热，由于不需采用额外的加热膜进行包裹，因此组装简单方便，对硬盘高温工作时的散热不会造成不利影响，也不需要额外的PCB控制板，因此降低了成本，装配性较好，不存在模块一致性难以保证的情况。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为一个实施例中硬盘加热装置的结构框图；

图2为另一个实施例中硬盘加热装置的结构框图；

图3为一个实施例中硬盘加热装置的工作流程图；

图4为一个实施例中温度检测模块及加热控制模块的结构图；

图5为一个实施例中硬盘加热计算机的结构框图；

图6为一个实施例中硬盘加热计算机的工作流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，是本实用新型的一个实施例中硬盘加热装置的结构框图，该加热结构包括温度检测模块102、加热控制模块104、电源供电控制模块106、硬盘108、开关模块110、发热电阻模块112。

具体的，温度检测模块102的输出端连接至加热控制模块104的输入端，加热控制模块104的输出端一端连接至所述电源供电控制模块106的输入端，另一端连接至开关模块110的输入端，电源供电控制模块106的输出端连接至硬盘108，开关模块110的输出端连接至发热电阻模块112的输入端。

具体的，所述温度检测模块102用于检测所述硬盘108周边的环境温度。

具体的，所述加热控制模块104用于判断所述温度检测模块102检测到的所述硬盘108周边的环境温度是否在所述硬盘108正常工作的环境温度范围内，并控制所述电源供电控制模块为所述硬盘供电。

具体的，所述电源供电控制模块106用于在所述加热控制模块104判断出所述硬盘108周边的环境温度在所述硬盘108正常工作的环境温度范围内时，对所述硬盘108供电，当所述加热控制模块104判断出所述硬盘108周边的环境温度不在所述硬盘108正常工作的环境温度范围内时，断开对所述硬盘108的供电；

例如，机械硬盘正常工作的环境温度范围为0℃～60℃，则所述加热控制模块104的作用为判断所述温度检测模块102检测到的所述机械硬盘周边的环境温度是否在0℃～60℃范围内。例如此时所述温度检测模块102检测到的所述机械硬盘周边的环境温度为20℃，则所述加热控制模块104判断20℃在0℃～60℃范围内，并开启所述电源供电模块106对所述机械硬盘供电；若此时所述温度检测模块102检测到的所述机械硬盘周边的环境温度为-20℃，则所述加热控制模块104判断-20℃不在0℃～60℃范围内，并断开所述电源供电模块106，停止对所述机械硬盘供电。

具体的，所述开关模块110用于当所述加热控制模块104判断出所述硬盘108周边的环境温度不在所述硬盘108正常工作的环境温度范围内时闭合，开启所述发热电阻模块112，为所述硬盘加热，当所述加热控制模块110判断出所述硬盘108周边的环境温度在所述硬盘108正常工作的环境温度范围内时断开，断开所述发热电阻模块112。例如上例中，当所述温度检测模块102检测到的机械硬盘周边的环境温度为20℃，所述电源供电模块106开启，对所述机械硬盘供电，所述开关模块110断开所述发热电阻模块112；当所述温度检测模块102检测到的所述机械硬盘周边的环境温度为-20℃，所述电源供电模块106断开，停止对所述机械硬盘供电，所述开关模块110开启所述发热电阻模块112，为所述机械硬盘加热。所述发热电阻模块112用于发热产生热量。

如图2所示，在一个优选实施例中，所述硬盘加热装置的结构框图还包括一个南桥模块114。所述南桥模块114的GPI与所述电源供电控制模块106的第二输出端连接，所述电源供电控制模块106根据所述加热控制模块104判断的所述硬盘108周边的环境温度是否在正常工作的环境温度范围内输出高电平或低电平到所述南桥模块的GPI。

特别的，可在硬盘加热装置工作过程中，预先定义需对所述硬盘进行加热时，GPI的状态为GPI=1，当所述硬盘工作在正常工作环境温度范围内时，GPI的状态为GPI=0。则此时若不需对所述硬盘进行加热，则输出状态信号0到南桥模块的GPI，若此时需要对所述硬盘进行加热，则输出状态信号1到南桥模块的GPI。

如图3所示为一个实施例中硬盘加热装置的工作流程图，以下结合图2，对硬盘加热装置的工作流程进行说明。

S1，温度检测模块102检测所述硬盘108周边的环境温度；

S2，加热控制模块104判断温度检测模块检测到的温度是否在硬盘正常工作的环境温度范围内；若否，则执行步骤S3，反之，则执行步骤S4；

S3，关闭电源供电控制模块106，同时闭合开关模块110，通过发热电阻模块112对硬盘108进行加热；

S4，断开开关模块110，打开电源供电控制模块104，对硬盘供电；

S5，输出状态信号到南桥模块的GPI。

在一个优选的实施例中，所述温度检测模块包括热敏电阻，所述加热控制模块包括运算放大器。则上述步骤S1中，温度检测模块检测所述硬盘的环境温度的过程由热敏电阻来完成，上述步骤S2中，加热控制模块判断温度检测模块检测到的温度是否在硬盘正常工作的环境温度范围内的过程由运算放大器来完成。所述运算放大器用于根据采集的所述热敏电阻的信号，判断所述硬盘周边的环境温度是否在所述硬盘正常工作的环境温度范围内，根据判断结果输出两路信号，一路信号用于控制所述电源供电控制模块为所述硬盘供电，另一路信号用于控制所述开关模块的开关，从而开启或断开所述发热电阻模块。

普通机械硬盘的正常工作环境温度范围为0℃到60℃，下面以普通机械硬盘工作在周围环境-35℃为例，详细阐述所述硬盘加热装置的工作过程。在所述硬盘加热过程中，定义GPI=1的状态代表需对所述硬盘进行加热，GPI=0的状态代表所述硬盘工作在正常工作环境温度范围内。首先热敏电阻检测所述机械硬盘周边温度，该周边温度为-35℃，由于-35℃不在所述机械硬盘的正常工作环境温度范围0℃到60℃内，因此热敏电阻的输入电压值应大于预定值，经运放比较器判断所述热敏电阻的所述输入电压值大于预定值后，所述电源供电控制模块106关闭，禁止对所述机械硬盘进行供电，同时闭合开关模块110，通过发热电阻模块发热产生热量对所述机械硬盘进行加热，输出状态信号1通知南桥模块的GPI。

在另一个优选的实施例中，所述温度检测模块包括热传感器，则上述步骤S1中，温度检测模块检测所述硬盘的环境温度的过程由热传感器来完成；所述加热控制模块的功能由所述南桥模块完成，则上述步骤S2中，加热控制模块判断温度检测模块检测到的温度是否在硬盘正常工作的环境温度范围内的过程由南桥模块来完成。所述南桥模块通过SMBUS读取所述热传感器的信号，判断所述硬盘周边的环境温度是否在所述硬盘正常工作的环境温度范围内，根据判断结果输出两路GPO信号，一路GPO信号用于控制所述电源供电控制模块为所述硬盘供电，另一路GPO信号用于控制所述开关模块的开关，从而开启或断开所述发热电阻模块。

在一个优选的实施例中，所述发热电阻模块包括位于所述硬盘上的一组PCB走线及一导热介质，当开关模块开启所述发热电阻模块时，通过PCB走线的方式产生热量，并通过导热介质传导至所述硬盘，对所述硬盘进行加热。

如图4所示为一个实施例中温度检测模块102与加热控制模块104的结构图，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一热敏电阻RT1、第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1、第一运算放大器U1A、第一场效应管Q1、第一跳帽JP1；所述第一电阻R1的第一端连接电源，第二端连接所述第一场效应管Q1的漏极；所述第二电阻R2的第一端连接电源，第二端连接所述第一跳帽JP1的第二端；所述第三电阻R3的第一端连接电源，第二端连接所述第6电阻R6的第一端；所述第四电阻R4的第一端连接所述第一运算放大器U1A的输出端，第二端连接所述第一场效应管Q1的栅极；所述第五电阻R5的第一端连接所述第一场效应管Q1的栅极，第二端预留置空；所述第六电阻R6的第二端接地；所述第七电阻R7的第一端连接所述第一运算放大器U1A的正极，第二端接地；所述第八电阻R8的第一端连接所述第一运算放大器U1A的正极，第二端连接所述第一二极管的阳极；所述第一热敏电阻RT1的第一端连接所述第一运算放大器U1A的负极，第二端接地；所述第一电容C1的第一端连接电源，第二端接地；所述第二电容C2的第一端连接所述第一运算放大器U1A的负极，第二端接地；所述第一二极管D1的阴极连接所述第一运算放大器U1A的输出端；所述第一运算放大器U1A的供电级连接电源，地级接地；所述第一场效应管Q1的源级接地；所述第一跳帽的第一端接地。

上述硬盘加热装置具有以下有益效果：采用发热电阻的方式，在上面施加电压，由电阻发热产生热量，并将产生的热量用导热介质传导到硬盘的轴承、电路板等区域，从而实现对硬盘的加热，由于不需采用额外的加热膜进行包裹，因此组装简单方便，对硬盘高温工作时的散热不会造成不利影响，也不需要额外的PCB控制板，因此降低了成本，装配性较好，不存在模块一致性难以保证的情况。

如图5所示为一个实施例中硬盘加热计算机的结构框图，所述计算机包括基本输入输出系统BIOS和如上所述的硬盘加热装置，所述BIOS用于根据所述南桥模块的GPI信号的状态来确定是否进行正常的操作系统引导。

如图6所示为一个实施例中硬盘加热计算机的工作流程图。结合图5，对所述硬盘加热计算机的工作流程进行说明。

S1，温度检测模块102检测所述硬盘108周边的环境温度；

S2，加热控制模块104判断温度检测模块检测到的温度是否在硬盘正常工作的环境温度范围内；若否，则执行步骤S3，反之，则执行步骤S4；

S3，关闭电源供电控制模块106，同时闭合开关模块110，通过发热电阻模块112对硬盘108进行加热；

S4，断开开关模块110，打开电源供电控制模块104，对硬盘供电；

S5，输出状态信号通知南桥模块的GPI；

S6，BIOS判断所述南桥模块GPI的状态；若GPI状态为代表所述硬盘需要加热的状态时，则执行步骤S7，若GPI状态为代表所述硬盘工作在正常环境温度范围内的状态时，则执行步骤S8；

S7，在POST阶段暂停硬盘自检，提示加热信息，并返回步骤S1；

S8，进行正常的POST及引导系统的动作。

普通机械硬盘的正常工作环境温度范围为0℃到60℃，下面以普通机械硬盘工作在周围环境-35℃为例，详细阐述所述硬盘加热计算机的工作过程。在所述硬盘加热过程中，定义GPI=1的状态代表需对所述硬盘进行加热，GPI=0的状态代表所述硬盘工作在正常工作环境温度范围内。首先温度检测模块检测所述机械硬盘周边温度，该周边温度为-35℃，经加热控制模块判断所述温度检测模块检测到的所述温度不在所述机械硬盘的正常工作环境温度范围0℃到60℃内之后，所述电源供电控制模块106关闭，禁止对所述机械硬盘进行供电，同时闭合开关模块110，通过发热电阻模块发热产生热量对所述硬盘108进行加热，输出状态信号通知南桥模块的GPI，此时，GPI=1，BIOS判断此时GPI=1，因此系统在POST阶段暂停硬盘自检，提示加热信息，温度检测模块重新检测所述机械硬盘周边的环境温度，若此时所述机械硬盘周边的环境温度已通过发热电阻产生的热量达到了所述机械硬盘的正常工作环境温度范围0℃到60℃内，此时热敏电阻的输入电压值则小于预定值，经加热控制模块判断所述温度检测模块检测到的所述温度在所述机械硬盘的正常工作环境温度范围0℃到60℃内之后，断开开关模块110，开启所述电源供电控制模块106，对所述机械硬盘进行供电，并输出状态信号通知南桥模块的GPI，此时，GPI=0，BIOS判断此时GPI=0，进行正常的POST及引导系统的动作。

在一个优选的实施例中，所述发热电阻模块包括位于所述硬盘上的一组PCB走线及一导热介质，当开关模块开启所述发热电阻模块时，通过PCB走线的方式产生热量，并通过导热介质传导至所述硬盘，对所述硬盘进行加热。

在一个优选的实施例中，所述计算机会循环执行步骤S1-S8，即在所述进行正常的POST及引导系统的动作后，系统会重新返回到所述步骤S1来判断所述硬盘周边的环境温度，当温度低于所述硬盘正常工作的温度范围时，再次对所述硬盘进行加热，以保证所述硬盘能够一直处于正常工作的温度范围内。

上述硬盘加热计算机具有以下有益效果：采用发热电阻的方式，在上面施加电压，由电阻发热产生热量，并将产生的热量用导热介质传导到硬盘的轴承、电路板等区域，从而实现对硬盘的加热，由于不需采用额外的加热膜进行包裹，因此组装简单方便，对硬盘高温工作时的散热不会造成不利影响，也不需要额外的PCB控制板，因此降低了成本，装配性较好，不存在模块一致性难以保证的情况。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种硬盘加热装置，其特征在于，包括温度检测模块、加热控制模块、电源供电控制模块、开关模块、发热电阻模块；

所述温度检测模块的输出端连接至所述加热控制模块的输入端，所述加热控制模块的输出端一端连接至所述电源供电控制模块的输入端，另一端连接至所述开关模块的输入端，所述电源供电控制模块的输出端连接至硬盘，所述开关模块的输出端连接至所述发热电阻模块的输入端；

所述温度检测模块用于检测所述硬盘周边的环境温度；

所述加热控制模块用于判断所述温度检测模块检测到的所述硬盘周边的环境温度是否在所述硬盘正常工作的环境温度范围内，并控制所述电源供电控制模块为所述硬盘供电；

所述电源供电控制模块用于在所述加热控制模块判断出所述硬盘周边的环境温度在所述硬盘正常工作的环境温度范围内时，对所述硬盘供电，当所述加热控制模块判断出所述硬盘周边的环境温度不在所述硬盘正常工作的环境温度范围内时，断开对所述硬盘的供电；

所述开关模块用于当所述加热控制模块判断出所述硬盘周边的环境温度不在所述硬盘正常工作的环境温度范围内时闭合，开启所述发热电阻模块，为所述硬盘加热，当所述加热控制模块判断出所述硬盘周边的环境温度在所述硬盘正常工作的环境温度范围内时断开，断开所述发热电阻模块；

所述发热电阻模块用于发热产生热量，所述发热电阻模块包括位于所述硬盘上的一组PCB走线和一导热介质。

2.根据权利要求1所述的硬盘加热装置，其特征在于，所述硬盘加热装置 还包括南桥模块，所述南桥模块的GPI与所述电源供电控制模块的第二输出端连接，所述电源供电控制模块根据所述加热控制模块判断的所述硬盘周边的环境温度是否在正常工作的环境温度范围内输出高电平或低电平到所述南桥模块的GPI。

3.根据权利要求1所述的硬盘加热装置，其特征在于，所述温度检测模块包括热敏电阻，所述加热控制模块包括运算放大器，所述运算放大器用于根据采集的所述热敏电阻的信号，判断所述硬盘周边的环境温度是否在所述硬盘正常工作的环境温度范围内，根据判断结果输出两路信号，一路信号用于控制所述电源供电控制模块为所述硬盘供电，另一路信号用于控制所述开关模块的开关，从而开启或断开所述发热电阻模块。

4.根据权利要求2所述的硬盘加热装置，其特征在于，所述温度检测模块包括热传感器，所述加热控制模块的功能由所述南桥模块完成，所述南桥模块通过SMBUS读取所述热传感器的信号，判断所述硬盘周边的环境温度是否在所述硬盘正常工作的环境温度范围内，根据判断结果输出两路GPO信号，一路GPO信号用于控制所述电源供电控制模块为所述硬盘供电，另一路GPO信号用于控制所述开关模块的开关，从而开启或断开所述发热电阻模块。

5.一种计算机，包括基本输入输出系统BIOS，其特征在于，所述计算机包括权利要求6所述的硬盘加热装置，所述BIOS用于根据所述南桥模块的GPI信号的状态来确定是否进行正常的操作系统引导。