DE10309870B4

DE10309870B4 - Computersystem mit Ventilationseinrichtung

Info

Publication number: DE10309870B4
Application number: DE2003109870
Authority: DE
Inventors: Roland Treffler
Original assignee: Fujitsu Technology Solutions GmbH
Current assignee: Fujitsu Technology Solutions Intellectual Property GmbH
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2023-03-07
Also published as: DE10309870A1

Abstract

Computersystem in einem Gehäuse (G) mit folgenden Einrichtungen:
– einer Stromversorgungseinrichtung (SV), wobei die Stromversorgungseinrichtung (SV) eine Ventilationsanordnung (VE) aufweist, die durch ein Sensormittel (SM) derart geregelt wird, daß das Sensormittel (SM) die Lufttemperatur innerhalb der Stromversorgungseinrichtung (VE) zur Steuerung der Ventilationsanordnung (VE) verwendet,
– einer Mutterplatine (M) und einem Hauptprozessor (C)
– eine weitere Ventilationseinrichtung (V) zur Kühlung des Hauptprozessors (C)
dadurch gekennzeichnet, daß
das in der Stromversorgungseinrichtung (SV) vorhandene Sensormittel (SM) als einziges Sensormittel mit der weiteren Ventilationseinrichtung (V) zur Kühlung des Hauptprozessors (C) gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Computersystem in einem Gehäuse mit einer Stromversorgungseinrichtung, wobei die Stromversorgungseinrichtung eine Ventilationsanordnung aufweist, die durch ein Sensormittel derart geregelt wird, daß das Sensormittel die Lufttemperatur innerhalb der Stromversorgungseinrichtung zur Steuerung der Ventilationsanordnung verwendet, mit einer Mutterplatine, mit einem Hauptprozessor, und zumindest einer weiteren Ventilationseinrichtung.
Der wachsende Leistungsverbrauch in Computersystemen führt zu einer steigenden Abwärme, die, um Beschädigung an einzelnen Komponenten zu verhindern, aus dem Gehäuse des Computersystems abgeführt werden muß. Dazu werden meist Lüfter oder Ventilatoren eingesetzt. Ein häufig benutztes Konzept besteht darin, einen Ventilator innerhalb des Netzteils oder der Stromversorgungseinrichtung unterzubringen. Das Netzteil selbst weist mehrere Öffnungen in das Gehäuseinnere auf, so daß ein Luftaustausch zwischen Netzteil und dem Inneren des Gehäuses ermöglicht wird.
Ein Ventilator des Netzteils ist so angebracht, daß er die warme Luft im Inneren des Netzteils nach außen transportiert. Gleichzeitig zirkuliert die heiße Luft im Gehäuseinneren durch die Öffnungen in das Netzteil und wird wiederum nach außen transportiert. Kalte Luft von außen strömt durch einige Öffnungen in das Computergehäuse nach. Um diese Luftzirkulation zu steigern, werden in einigen Computergehäusen weitere Ventilatoren angebracht, die kalte äußere Luft in das Gehäuseinnere blasen.
Zusätzlich dazu wird auf wichtigen Komponenten beispielsweise der CPU oder dem Grafikkartenprozessor ein zusätzlicher Ventilator aufgebracht, um die dort produzierte Wärme abführen zu können.
Die steigenden Anforderungen an die Kühltechnik erfordern Ventilatoren mit immer höheren Drehzahlen, was gerade bei Desktop-Computersystemen zu einer unangenehm starken Geräuschentwicklung führt. Zur Reduktion einer Geräuschentwicklung werden in modernen Computersystemen geräuschärmere Lüfter eingesetzt. Auch kann durch spezielle Luftführungstechnik die Geräuschentwicklung reduziert werden. Eine parallele Entwicklung dazu sieht vor, Sensoren auf den wärmekritischen Komponenten unterzubringen, die die Drehzahl und damit die Geräuschentwicklung des Ventilators steuern.
Beispielsweise ist aus der Druckschrift US 5,825,642 ein Netzteil für einen Computer bekannt mit einem in dem Gehäuse des Netzteils angeordneten Ventilator zur Kühlung des Netzteils. Es ist ein Temperatursensor vorgesehen, der eine innerhalb des Netzteils relevante Temperatur misst, anhand derer die Drehzahl des Ventilators abhängig von der Wärmeentwicklung geregelt wird. Einen solchen Aufbau jedoch für alle Ventilatoren vorzusehen führt zu hohen Herstellungskosten.
In der Druckschrift DE 199 30 166 A1 wird eine Kühleinrichtung für ein elektroniches Gerät, das mehrere thermische Zonen umfasst, beschrieben. Ein Beispiel für ein solches Gerät ist ein Computer. Jeder thermischen Zone des Geräts sind dabei Mittel zur Temperaturregelung zugeordnet, insbesondere je ein Temperatursensor und eine Regelschaltung. Die Kühleinrichtung weist eine Zuordnungsmatrix und Maximalwertbildner auf, über die die Regelschaltungen der einzelnen thermischen Zonen gemeinsam mindestens einen Ventilator zur Kühlung des Geräts steuern. Die Zuordnungsmatrix ermöglicht dabei die Berücksichtigung der thermischen Wechselwirkungen zwischen den einzelnen thermischen Zonen. Die Anzahl der Ventilatoren in einem Gerät kann dadurch kleiner sein als die Anzahl thermischer Zonen, wodurch die Geräuschentwicklung gegenüber Geräten mit eigenem Ventilator für jede thermische Zone verringert werden kann. Es ist jedoch aufwändig, dass für jede der Zonen eigene Sensoren und Regelschaltungen vorgesehen sind und eine komplexe Zuordnungsmatrix und ein Maximalwertbildner benötigt wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Computersystem vorzustellen, bei dem mit einfachen Mitteln eine ausreichende Wärmeabfuhr bei gleichzeitig möglichst geringer Geräuschentwicklunggewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Das in der Stromversorgungseinrichtung vorhandene Sensormittel ist als einziges Sensormittel mit der weiteren Ventilationseinrichtung zur Kühlung des Hauptprozessors gekoppelt und regelt somit die Ventilationsanordnung der Stromversorgungseinrichtung sowie die weitere Ventilationseinrichtung.
Da sich die gemessene Wärme am Sensormittel immer als Summe aller Teilwärmemengen darstellen läßt, können somit vorteilhaft weitere Sensormittel an jeder einzelnen Ventilatoreinrichtung eingespart werden. Durch geeignete Gewichtung der Ventilatoren läßt sich somit immer die optimale Drehzahl zur Wärmeabfuhr bei gleichzeitig minimaler Geräuschentwicklung einstellen. Eine vorteilhafte Ausgestaltungsform ist, daß die weitere Ventilationseinrichtung innerhalb des Gehäuses so angeordnet ist, daß sie einen externen Luftstrom in das Innere des Gehäuses lenkt.
Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die vorgesehenen Öffnungen des Gehäuses für eine ausreichende Luftzirkulation nicht ausreichen. Durch die Erfindung ist es also möglich, ungeregelte Ventilationseinrichtungen mit einer Regelung zu versehen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsformen unter Berücksichtigung der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
1 zeigt ein Computersystem, welches in einem Gehäuse G angeordnet ist. Das Gehäuse G weist hier nicht gezeigte Öffnungen auf, durch die ein Luftaustausch möglich ist. Das Computersystem enthält eine Mutterplatine M und einen Hauptprozessor C sowie weitere, der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigte Komponenten. Auf dem Hauptprozessor C ist eine Ventilationseinrichtung V aufgebracht, die einen Luftstrom zur Kühlung des Hauptprozessors C erzeugt. Des weiteren weist das Computersystem eine Stromversorgungseinrichtung SV auf, die die nötige Versorgungsenergie für alle, innerhalb des Gehäuses befindlichen Komponenten des Computersystems übernimmt. Zur Kühlung der Stromversorgungseinrichtung SV weist diese eine Ventilationseinrichtung VE auf. Die Ventilationseinrichtung VE ist so ausgebildet, daß sie Luft aus dem Inneren des Gehäuses G und der Stromversorgungseinrichtung SV nach außen transportiert. Dazu enthält die Stromversorgungseinrichtung SV ebenfalls Öffnungen, die in das Innere des Gehäuses G zeigen. Mit dieser Anordnung wird warme Luft aus dem Gehäuseinneren nach außen transportiert, während gleichzeitig kalte Luft durch die anderen Gehäuseöffnungen in das Innere strömt.
Zur Regelung der Ventilationseinrichtung VE weist die Stromversorgungseinrichtung SV ein Sensormittel SM auf, welches so angeordnet ist, daß es die Temperatur des warmen Luftstroms ermittelt. Aus der Temperatur bestimmt das Sensormittel SM die Drehzahl der Ventilationseinrichtung VE, um einerseits eine ausreichende Wärmeabfuhr zu gewährleisten, andererseits die Geräuschentwicklung zu minimieren.
Geeignete Sensormittel zur Temperaturbestimmung sind beispielsweise NTC- oder PTC-Widerstände, die vorteilhaft direkt in Reihe mit der Ventilationseinrichtung geschaltet werden können, und durch ihren temperaturabhängigen Spannungsabfall die Drehzahl steuern. Eine andere Ausführungsform eines Sensors zur Temperaturbestimmung ist ein Thermoelement. wieder andere Ausführungsformen sind temperaturabhängige Halbleiterschaltungen.
Des weiteren ist das Sensormittel SM mit der Ventilationseinrichtung V zur Kühlung des Hauptprozessors C verbunden. Diese Ventilationseinrichtung V besitzt keine eigene Temperaturmeßvorrichtung an der zu kühlenden Stelle und wird daher im weiteren als ungeregelte Ventilationseinrichtung bezeichnet. Die Drehzahl der Ventilationseinrichtung V und damit die Geräuschentwicklung und die Kühlung des Hauptprozessors C hängt somit von der in der Stromversorgungseinrichtung SV gemessenen Temperatur ab. Somit lassen sich weitere Ventilationseinrichtungen V innerhalb des Gehäuses G vorteilhaft kostengünstig ausbilden. Die Regelung der Drehzahl und damit indirekt die Geräuschentwicklung ist somit von nur einem einzigen Temperatursensor abhängig. Da die gemessene Temperatur in der Stromversorgungseinrichtung SV von der Wärmeabgabe des Haupt prozessors C sowie aller anderen Komponenten abhängt, ist bei geeigneter Einstellung der Ventilationseinrichtung V eine ausreichend hohe Wärmeabfuhr des Hauptprozessors C gewährleistet.
Ein Computersystem mit mehreren Ventilationseinrichtungen ist in 2 zu sehen. Gleiche Bauelemente tragen dabei gleiche Bezugszeichen, wobei auf eine erneute Beschreibung verzichtet wird. Das Computersystem weist neben der bekannten Anordnung aus 1 eine weitere Ventilationseinrichtung VA auf. Diese ist vor einer Öffnung des Gehäuses so angeordnet, daß sie kalte Luft von außen in das Gehäuseinnere bläst. Das Sensormittel SM regelt in dieser Ausführungsform alle Ventilationseinrichtungen des Computersystems VE, VA und V. In dieser Ausführungsform gewichtet das Sensormittel SM die einzelnen Ventilationseinrichtungen. Bei einer Änderung der Temperatur wird daher die Drehzahl der einzelnen Ventilationseinrichtungen unterschiedlich verändert. Die Gewichtung kann dabei über das Sensormittel SM erfolgen oder über die Ventilationseinrichtungen beispielsweise durch verschiedene Ausführungsformen mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen.
Kerngedanke der Erfindung ist es also, verschiedene Ventilationseinrichtungen mit einem einzigen Sensormittel innerhalb der Stromversorgungseinrichtung so zu regeln, daß bei ausreichender Wärmeabfuhr eine minimale Geräuschentwicklung erreicht ist. Durch diese Anordnung lassen sich vorteilhaft kostengünstig ungeregelte Ventilationseinrichtungen für das Computersystem vorsehen. Dabei ist die Erfindung nicht nur auf Ventilationseinrichtungen beschränkt. Es lassen sich ebenso andere Mittel zur Wärmeabfuhr, wie beispielsweise Peltier-Elemente verwenden. Da die gesamte produzierte Wärme durch die Stromversorgungseinrichtung abgeführt werden muß, ist das dort angebrachte Sensormittel für die Regelung aller Ventilationseinrichtrungen ausreichend. Zusätzlich kann auf Sensormittel im Bereich der Mutterplatine verzichtet werden.
Dadurch ist eine höhere Flexibilität in der Zusammenstellung eines solchen Computersystems möglich.
Bezugszeichenliste:

(G):

Gehäuse

(M):

Mutterplatine

(C):

Hauptprozessor

(V):

Ventilationseinrichtung

(VE):

Ventilationsanordnung

(SV):

Stromversorgungseinrichtung

(SM):

Sensormittel

(VA):

Ventilationseinrichtung

Claims

Computersystem in einem Gehäuse (G) mit folgenden Einrichtungen: – einer Stromversorgungseinrichtung (SV), wobei die Stromversorgungseinrichtung (SV) eine Ventilationsanordnung (VE) aufweist, die durch ein Sensormittel (SM) derart geregelt wird, daß das Sensormittel (SM) die Lufttemperatur innerhalb der Stromversorgungseinrichtung (VE) zur Steuerung der Ventilationsanordnung (VE) verwendet, – einer Mutterplatine (M) und einem Hauptprozessor (C) – eine weitere Ventilationseinrichtung (V) zur Kühlung des Hauptprozessors (C) dadurch gekennzeichnet, daß das in der Stromversorgungseinrichtung (SV) vorhandene Sensormittel (SM) als einziges Sensormittel mit der weiteren Ventilationseinrichtung (V) zur Kühlung des Hauptprozessors (C) gekoppelt ist.
Computersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Ventilationseinrichtung (V) innerhalb des Gehäuses (G) so angeordnet ist, daß sie einen von außen kommenden Luftstrom in das Innere des Gehäuses (G) lenkt.