JP3662298B2 - コンピュータシステムの保護装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はコンピュータシステムの保護装置に関し、より詳しくはコンピュータシステムの中央処理装置であるマイクロコントローラが高温に上昇される場合、これを使用者に警告しあるいはシステムクロックを低下させることによりマイクロコントローラの誤動作を防止するための保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近来コンピュータシステムの性能を高めるために中央処理装置（Central Processing Unit ：ＣＰＵ）として使用されているマイクロコントローラのクロック速度を高速化する傾向がある。
【０００３】
前記のごとく、クロック速度を高速化するとマイクロコントローラおよび周辺のチップにおいて動作途中に多くの熱が発生し、該発生した熱によりマイクロコントローラの損傷または誤動作が発生し、それにより現在遂行中の作業データの破壊または情報の遺失などが発生するという問題点がある。
【０００４】
したがって、コンピュータシステムの動作途中に発生するマイクロコントローラの熱を冷却するため、米国のインテル（Intel ）社のペンティアム（pentium ）級以上のマイクロコントローラにおいては、チップの上にヒートシンク（heat sink ）と冷却ファンを設置することによりマイクロコントローラが過熱されることを防止している。
【０００５】
以下、添付した図面を参照して従来のマイクロコントローラのヒートシンクおよび冷却ファンの構造について説明する。
【０００６】
図８は従来のマイクロコントローラのヒートシンクおよび冷却ファンの構造を図示した分解斜視図であり、図２は従来のマイクロコントローラのヒートシンクおよび冷却ファンの構造を図示した組立状態図であり、図３は従来のマイクロコントローラのヒートシンクおよび冷却ファンの構造を図示した側面図である。
【０００７】
図１ないし図３に図示したように、従来のマイクロコントローラのヒートシンクおよび冷却ファンはマイクロコントローラチップ５と、該マイクロコントローラチップ５の上に装着されるアルミニウム材質のヒートシンク３と、前記マイクロコントローラチップ５とヒートシンク３とを圧着し結合させるメタルクリップ４と、前記ヒートシンク３の上に装着される小型冷却ファン２と、前記ヒートシンク３と小型冷却ファン２とをねじ結合されるスクリュー１とで構成される。
【０００８】
前記のような構成による従来のマイクロコントローラのヒートシンクおよび冷却ファンの動作は次のように行なわれる。
【０００９】
コンピュータが動作してマイクロコントローラチップ５に熱が発生すると、マイクロコントローラチップ５の周囲にある空気によりこの熱が大気中に放出され、それにより空冷されるとともに、多くの熱がヒートシンク３に伝達される。
【００１０】
前述したように、ヒートシンク３に伝達された多くの熱は周辺の空気により大気に放出されることにより、マイクロコントローラチップ５の発熱温度を下降させることを助け、冷却ファン２はヒートシンク３の熱が大気中に放出されやすくなるように作用し、それにより、結果的にマイクロコントローラチップ５の発熱温度は減少される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような従来のヒートシンクおよび冷却ファンを具備したマイクロコントローラチップは、小型冷却ファン２が故障したときにそれを無視してコンピュータを長時間使用する場合、ヒートシンク３とチップ自体による熱放出のみではこれに対応することが難しくなり、結果的にマイクロコントローラチップ５の誤動作が生じ、それによりコンピュータシステムの機能において正常な遂行ができないという問題点がある。
【００１２】
通常、コンピュータにおいて動作不能の原因を調べてみると、ハードディスクドライブまたはフロッピーディスクドライブなどによるものと、電源系統によるものと、温度（熱）によるものとして大きく３つに分類される。実際にコンピュータシステムの組立工程過程において、従来のヒートシンクおよび小型マイクロコントローラチップの熱による不良率を調査した結果、約５％の高い数値を示していることが確認された。
【００１３】
本発明の目的は、前述したような従来の問題点を解決するため、マイクロコントローラチップの発熱温度が一定値以上に上昇すると、警告音を発生させて使用者がコンピュータの使用を中止するようにし、それにより、マイクロコントローラチップの高い温度による不能の防止のためのマイクロコントローラチップの過熱警告装置を提供することにある。
【００１４】
そして本発明の他の目的は、コンピュータシステムの温度において、所定温度以下の場合には冷却ファンの回転数を制御し、所定温度以上の場合にはシステムクロック速度を制御してシステムを冷却させ、それにより高温でコンピュータシステムを保護するためのコンピュータシステムの保護装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記のような本発明の目的を達成するための手段として本発明は、コンピュータシステムの内部温度を冷却するための冷却ファンと、コンピュータシステムの内部温度を感知し対応する電圧信号に変換して出力する温度センサ部と、前記温度センサ部の出力電圧により前記冷却ファンの回転数を制御するためのファン駆動部と、所定温度に該当する電圧を発生させるための電圧調整器と、前記温度センサ部の出力電圧と前記電圧調整器の出力電圧とを比較して、コンピュータシステムの内部温度が前記所定温度以下の場合には一定の電圧を出力し、コンピュータシステムの内部温度が前記所定温度以上の場合には前記コンピュータシステムの内部温度に比例する電圧を出力するための比較器と、前記比較器の出力電圧により変化する周波数を出力するための電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力周波数により変化されたクロック速度を出力するためのクロック発生器とで構成され、第１温度以下の場合には第１回転数で前記冷却ファンを回転させ、第１温度以上所定温度以下の場合には内部温度に比例する回転数で冷却ファンを回転させ、所定温度以上の場合には冷却ファンの回転数がそれ以上に増加しないようにする。
【００１７】
【実施例】
以下本発明の好適な実施例を添付した図面に基づいて、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つものが本発明を容易に実施できるほど詳細に本発明を説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１の実施例に基づくマイクロコントローラチップの過熱警報装置の詳細な回路図である。
【００１９】
図１に図示したように、本発明の第１の実施例に基づくマイクロコントローラチップの過熱警報装置は、ヒートシンクの側面に装着されている温度センサ６と、前記温度センサ６の出力段にその入力段が連結されている比較部７と、発振部８と、前記比較部７および発振部８の出力段にその入力段が連結されている警告音発生部９とを備えて構成されている。
【００２０】
前記温度センサ６は、周辺の温度により抵抗値が変化するサーミスタ（thermistor）で構成される。
【００２１】
前記比較部７は、温度センサ６と接地との間に連結されている第１抵抗（Ｒ７１）と、電源電圧（Ｖｃｃ）と接地との間に直列に連結されている第２，第３抵抗（Ｒ７２，Ｒ７３）と、前記温度センサ６と前記第１抵抗（Ｒ７１）との接続点に反転（−）入力端子が連結されており、前記第２，第３抵抗（Ｒ７２，Ｒ７３）の接続点に非反転（＋）入力端子が入力されている演算増幅器（ＯＰ７１）と、前記演算増幅器（ＯＰ７１）の非反転（＋）入力端子と出力端子との間に連結されている第４抵抗（Ｒ７４）とからなっている。
【００２２】
前記警告音発生部９は、前記比較部７および前記発振部８の出力段にその入力端子がそれぞれ連結されているＡＮＤゲート（Ｇ９１）と、前記ＡＮＤゲート（Ｇ９１）の出力段にそのベース端子が連結されており、そのエミッタ端子が接地されているトランジスタ（Ｑ９１）と、前記トランジスタ（Ｑ９１）のコレクタ端子と電源電圧（Ｖｄｄ）との間に連結されているスピーカ（ＳＰ）とからなっている。
【００２３】
図２は本発明の第１の実施例に基づくマイクロコントローラチップの過熱警報装置の温度センサの装着状態図である。
【００２４】
図２に図示したように、本発明の第１実施例に基づくマイクロコントローラチップの過熱警報装置の温度センサ６はヒートシンク３の一方の側面に装着される。
【００２５】
ここで、図１０に図示されている構成要素と同一な機能をする構成要素については同一の符号を使用して表わし、重複を避けるためにこれらについての説明は省略する。
【００２６】
前記のような構成によりなる、本発明の第１の実施例に基づくマイクロコントローラチップの過熱警報装置（コンピュータシステムの保護装置）の作用は次のようである。
【００２７】
電源が印加されると、コンピュータが動作されてマイクロコントローラチップ５から熱が発生し、該発生した熱は周囲にある空気により大気中に放出されながら、空冷されると同時に、多くの熱がヒートシンク３に伝達される。
【００２８】
前記のごとく、前記ヒートシンク３に伝達された熱は周辺の空気により大気中に伝達されることによりマイクロコントローラチップ５の発熱温度を下降させ、また冷却ファン２は前記ヒートシンク３の熱が大気中に放出しやすくなるよう作用することにより前記マイクロコントローラチップ５の発熱温度を下降せさる。
【００２９】
このとき、前記温度センサ６は前記ヒートシンク３の温度により抵抗値が変化されることにより、前記ヒートシンク３の温度が高くなると抵抗値が下降されて大きい電圧が前記比較部７の第１抵抗（Ｒ７１）に印加されるようにし、前記ヒートシンク３の温度が低くなると抵抗値が上昇されて小さい電圧が前記比較部７の第１抵抗（Ｒ７１）に印加されるようになる。
【００３０】
前記比較部７の演算増幅器（ＯＰ７１）は、温度センサ６を経て反転（−）入力端子に入力される電圧と、前記第２，第３抵抗（Ｒ７２，Ｒ７３）により分圧されて非反転（＋）入力端子に入力される基準電圧とを比較して、もし反転（−）入力端子に入力される電圧が前記基準電圧より大きくて前記ヒートシンク３の温度が相対的に高い場合にはハイ状態の信号を警告音発生部９に出力し、もし反転（−）入力端子に入力される電圧が基準電圧より小さくて前記ヒートシンク３の温度が相対的に低い場合にはロー状態の信号を前記警告音発生部９に出力する。
【００３１】
ハイ状態の信号が前記比較部７に入力される場合、前記警告音発生部９のＡＮＤゲート（Ｇ９１）は使用可能（enable）な状態になるから、前記発振部８から入力される発振信号により前記トランジスタ（Ｑ９１）が駆動される。
【００３２】
しかしながら、ロー状態の信号が前記比較部７に入力される場合、前記警告音発生部９のＡＮＤゲート（Ｇ９１）は使用不能（disable ）な状態になるから、前記発振部８から入力される発振信号が前記トランジスタ（Ｑ９１）に伝達されない。
【００３３】
前記警告音発生部９のトランジスタ（Ｑ９１）は入力される発振信号を増幅してスピーカ（ＳＰ）から警告音が出力されるようにする。
【００３４】
使用者は前記スピーカ（ＳＰ）から発生される警告音によりコンピュータに供給される電圧を中断させることにより、マイクロコントローラチップ５を過熱による損傷から防止することができる。
【００３５】
図３は本発明の第２の実施例に基づくコンピュータシステムの保護装置の構成回路図である。
【００３６】
図３に図示したように、本発明の第２の実施例に基づくコンピュータシステムの保護装置は、冷却ファン１４と、コンピュータシステムの内部温度を感知し対応する電圧信号に変換して出力する温度センサ部１０と、前記温度センサ部１０の出力電圧により前記冷却ファン１４の回転数を制御するためのファン駆動部１２と、コンピュータの内部温度が危険数値であることを外部に表示する警告灯１８と、前記温度センサ部１０の出力電圧が所定値以上の場合には前記警告灯１８を駆動するための警告灯駆動部１６と、所定温度に該当する電圧を発生するための電圧調整器２０と、前記温度センサ部１０の出力電圧と前記電圧調整器２０の出力電圧とを比較して、コンピュータシステムの内部温度が所定温度以下の場合には一定の電圧を出力し、コンピュータシステムの内部温度が所定温度以上の場合にはコンピュータシステムの内部温度に比例する電圧を出力するための比較器２２と、前記比較器２２の出力電圧により変化する周波数を出力するための電圧制御発振器２４と、前記電圧制御発振器２４の出力周波数により変化されたクロック速度を出力するためのクロック発生器２６とからなっている。
【００３７】
前記のような構成によりなる、本発明の第２の実施例に基づくコンピュータシステムの保護装置の動作は次のようである。
【００３８】
前記温度センサ部１０は、コンピュータシステムの内部温度を感知し対応する電圧信号に変換して、その電圧信号を前記比較器２２に出力する。このとき、前記温度センサ部１０の出力電圧は図４に図示したように温度に比例して変化する。
【００３９】
前記ファン駆動部１２は、前記温度センサ部１０の出力電圧により前記冷却ファン１４の回転数を制御する。このとき、前記温度センサ部１０の出力電圧による前記冷却ファン１４の回転数は図６に図示したように変化する。
【００４０】
すなわち、コンピュータシステムの内部温度が２５°以下の場合には第１の回転数で前記冷却ファン１４は回転し、２５℃から３５℃までの場合には温度に比例した回転数で前記冷却ファン１４は回転し、３５℃以上の場合は前記冷却ファン１４の回転数がそれ以上に増加しないで一定な速力で回転されるようになる。
【００４１】
前記警告灯駆動部１６は、前記温度センサ部１０から出力される電圧の変化量が所定値以上の場合、前記警告灯１８を駆動して現在コンピュータシステムの内部温度が危険数値であることを外部に表示する。
【００４２】
前記電圧調整器２０は、所定温度（本発明の実施例においては、３５℃にて設定）に該当する電圧を発生させて前記比較器２２の基準電圧端子と出力端子にそれぞれ印加する。
【００４３】
前記比較器２２は、入力端子に入力される温度センサ部１０の出力電圧と、基準電圧端子に入力される電圧調整器２２の出力電圧とを互いに比較した後、その差異値に該当する電圧信号を出力する。
【００４４】
前記で、もし前記温度センサ部１０の出力電圧が前記電圧調整器２０の出力電圧より小さい場合、すなわちコンピュータシステムの内部温度が３５℃以下の場合には、図５に図示したように、前記比較器２２の出力電圧が前記電圧調整器２０の出力電圧により一定な電圧に維持されるようになる。
【００４５】
そして、もし前記温度センサ部１０の出力電圧が前記電圧調整器２０の出力電圧より大きい場合、すなわちコンピュータシステムの内部温度が３５℃以上の場合には、図５に図示したように、前記比較器２２の出力電圧が前記温度センサ部１０で感知された内部温度に比例して増加する。
【００４６】
前記電圧制御発振器２４は、前記比較器２２の出力電圧により出力信号の周波数を変化して出力する。
【００４７】
すなわち、コンピュータシステムの内部温度が３５℃以下の場合には初期に設定した一定な周波数を有する信号を出力し、コンピュータシステムの内部温度が３５℃以上の場合には温度により変化する周波数を有する信号をＰＬＬ（Phase Locked Loop ）クロック発生器２６に出力する。
【００４８】
前記ＰＬＬクロック発生器２６は、図７に図示したように前記電圧制御発振器から入力される信号の周波数を基準としてこれによりシステムクロックの速度を変化させて出力する。
【００４９】
すなわち、コンピュータシステムの内部温度が３５℃以下の場合には初期に設定したクロック速度を有するシステムクロックを出力し、コンピュータシステムの内部温度が３５℃以上の場合には温度が上昇することによりクロック速度が減少するシステムクロックが出力される。
【００５０】
【発明の効果】
前記のごとく、本発明の第１の実施例において、マイクロコントローラチップの発熱温度が一定値以上に上昇すると、警告音を発生して使用者がコンピュータの使用を中止するようにして、マイクロコントローラチップが高い温度により不能になることを防止する効果を有するマイクロコントローラチップの過熱警報装置を提供することができる。このような発明の効果はコンピュータの設計、製造、販売などの分野での利用が可能である。
【００５１】
そして、本発明の第２の実施例において、コンピュータシステムの内部温度が所定温度以下の場合には温度に比例して冷却ファンの回転数を増加するように制御し、コンピュータシステムの内部温度が所定温度以上の場合には冷却ファンの回転数がそれ以上増加しないようにしながらシステムクロックのクロック速度を減少し、それによりコンピュータシステムが冷却される効果を有するコンピュータシステムの保護装置を提供することができる。このような本発明の効果は、高温で発生するコンピュータシステムの急な停止現象によるデータの遺失を防止できるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に基づくマイクロコントローラチップの過熱警報装置の詳細な回路図である。
【図２】本発明の第１の実施例に基づくマイクロコントローラチップの過熱警報装置の温度センサの装着状態図である。
【図３】本発明の第２の実施例に基づくコンピュータシステムの保護装置の構成回路図である。
【図４】本発明の第２の実施例に基づくコンピュータシステムの保護装置において、温度変化による温度センサ部の出力電圧の変化を示したグラフである。
【図５】本発明の第２の実施例に基づくコンピュータシステムの保護装置において、温度変化による比較器の出力電圧の変化を示したグラフである。
【図６】本発明の第２の実施例に基づくコンピュータシステムの保護装置において、温度変化による冷却ファンの回転数の変化を示したグラフである。
【図７】本発明の第２の実施例に基づくコンピュータシステムの保護装置において、温度変化によるシステムクロック速度の変化を示したグラフである。
【図８】従来のマイクロコントローラのヒートシンクおよび冷却ファンの構造を図示した分解斜視図である。
【図９】従来のマイクロコントローラのヒートシンクおよび冷却ファンの構造を図示した組立状態図である。
【図１０】従来のマイクロコントローラのヒートシンクおよび冷却ファンの構造を図示した側面図である。
【符号の説明】
１０ 温度センサ部
１２ ファン駆動部
１４ 冷却ファン
１６ 警告灯駆動部
１８ 警告灯
２０ 電圧調整器
２２ 比較器
２４ 電圧制御発振器
２６ ＰＬＬクロック発生器

Claims (4)

1. コンピュータシステムの内部温度を冷却するための冷却ファンと、
   コンピュータシステムの内部温度を感知し対応する電圧信号に変換して出力する温度センサ部と、
   前記温度センサ部の出力電圧により前記冷却ファンの回転数を制御するためのファン駆動部と、
   所定温度に該当する電圧を発生させるための電圧調整器と、
   前記温度センサ部の出力電圧と前記電圧調整器の出力電圧とを比較して、コンピュータシステムの内部温度が前記所定温度以下の場合には一定の電圧を出力し、コンピュータシステムの内部温度が前記所定温度以上の場合には前記コンピュータシステムの内部温度に比例する電圧を出力するための比較器と、
   前記比較器の出力電圧により変化する周波数を出力するための電圧制御発振器と、
   前記電圧制御発振器の出力周波数により変化されたクロック速度を出力するためのクロック発生器と、を含み、
   第１温度以下の場合には第１回転数で前記冷却ファンを回転させ、前記第１温度以上前記所定温度以下の場合には前記内部温度に比例する回転数で前記冷却ファンを回転させ、前記所定温度以上の場合には前記冷却ファンの回転数がそれ以上に増加しないようにすることを特徴とする、コンピュータシステムの保護装置。
2. 前記コンピュータシステムの内部温度が危険数値であることを外部に表示する警告灯と、
   前記温度センサ部の出力電圧が所定値以上の場合、前記警告灯などを駆動するための警告灯駆動部とをさらに含んでなることを特徴とする、請求項１に記載のコンピュータシステムの保護装置。
3. 前記第１温度は２５℃であり、前記所定温度は３５℃であることを特徴とする、請求項１に記載のコンピュータシステムの保護装置。
4. 前記クロック発生器は、前記電圧制御発振器の出力周波数に反比例するクロック速度を有するシステムクロックを出力することを特徴とする、請求項１に記載のコンピュータシステムの保護装置。

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