JP5994498B2

JP5994498B2 - 電源制御システム、及び電源制御方法

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Publication number: JP5994498B2
Application number: JP2012196804A
Authority: JP
Inventors: 栄二輪島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2032-09-07
Also published as: CN103677207A; EP2711801A3; JP2014052842A; KR20140032900A; US20140071620A1; TW201413436A; EP2711801A2

Description

本発明は、発熱体に対する電源供給の制御に関する。

ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等の発熱体の冷却方法として、液体冷媒を用いて冷却する方法がある。このような冷却方法の例として、システム起動時に流体の温度を計測し、計測した温度と予め定めた設定温度を比較し、比較結果に基づき、流体を冷却する冷凍機の運転開始を制御し、流体の温度が設定温度に到達した後、発熱体の動作を開始させる流体温度制御システムがある。

一方、その他の液体冷媒を用いて発熱体を冷却するシステムの例として、図１のような冷却システムがある。
図１の冷却システム１００では、受熱部１０１において、発熱体１０２の温度を冷媒１０３に伝達させることにより発熱体１０２が冷却される。発熱体１０２の熱を吸収して温度が上昇した冷媒１０３は、熱交換器１０４において、ファン１０５から送られる空気によって冷却される。冷媒１０３はポンプ１０６により送水され冷却システム１００内を循環する。

発熱体１０２に供給される電源は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）１０７から送信された電源投入信号により制御される。ＦＰＧＡ１０７から送信された電源投入信号は、発熱体に電力を供給し電源回路として機能するＤＤＣ（デジタル−デジタル変換回路）１０８に入力される。受信した電源投入信号の状態に基いて、ＤＤＣ１０８は入力電圧を変換して発熱体に電力を供給する。

特開平２−２７５２７５号公報

上記冷却システム１００では、発熱体の電源供給用ＤＤＣのオン・オフ制御は、ＦＰＧＡ等の集積回路の出力信号で制御される。集積回路は、高集積化、ピンの狭ピッチ化が進んでいる。そのため、集積回路上の近接する配線同士の干渉や、導電性の塵埃によるピン間の短絡等により、図２に示すような意図しない電源投入信号が出力されてしまうケースがある。

このような意図しない電源投入が発生する具体的な例として、高集積素子の初期化時や特殊機能使用時に意図しない信号が出力され、結果として電源投入信号をオン状態に変化させてしまうケースがある。ここで、高集積素子の初期化時とは、例えば、Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ動作時である。特殊機能使用時とは、例えば、ＪＴＡＧ（ＪｏｉｎｔＴｅｓｔＡｃｔｉｏｎＧｒｏｕｐ）デバッグ操作時である。

また、高集積素子のパッケージ微細化により、端子間の間隔が狭まっている関係で、導電性の微細塵の付着により、出力素子の状態が意図しない状態になり、結果として電源投入信号をオン状態に変化させてしまうケースがある。

上記のようなケースにおいて発行される意図しない電源投入信号は、冷却システムが停止した状態で発行される可能性がある。この場合、冷却システムが停止した状態で発熱体が動作するため、冷媒の局所沸騰を招き、冷却システム及び発熱体の破損に至る。

上記流体温度制御システムでは、ＦＰＧＡと電源回路の挙動については考慮されておらず、ＦＰＧＡから意図しない電源投入信号が電源回路に対して発行される場合には適用できない。

そこで、１つの側面では、本発明は、意図しない電源投入信号が発熱体の電源回路に出力されることにより、冷却部が正常稼動しないまま発熱体が動作することを防止することを目的とする。

一態様の電源制御システムは、集積回路、検出部、状態信号生成部、及び出力部を含む。集積回路は、発熱するデバイスに電力を供給する電力供給部に、デバイスへの電力の供給を指示する第１の指示信号を出力する。検出部は、デバイスを冷却する冷却部の動作状況を検出する。状態信号生成部は、検出された動作状況に応じて、冷却部が稼動しているか否かを示す状態信号を生成する。出力部は、第１の指示信号の妥当性の判定を、状態信号を用いて行い、第１の指示信号が妥当であると判定した場合にデバイスへの電力の供給を指示する第２の指示信号を生成して電力供給部に出力する。

本実施形態に係る情報処理装置によれば、意図しない電源投入信号が電源回路に出力されることにより、冷却部が正常稼動しないまま発熱体が動作することを防止することができる。

冷却システムの構成の一例を示す図である。意図しない電源投入信号が出力される場合の信号の波形の一例を示す図である。本実施形態に係る電源制御システムの機能ブロック図の一例である。本実施形態に係る電源制御システムの構成の一例を示す図である。意図しない電源投入信号が電源回路に出力されることを防ぐ動作を説明するための図である。冷却部の稼動状態に基いて制御信号を生成する電源制御システムの構成の一例を示す図である。

図３は、本実施形態に係る電源制御システムの機能ブロック図の一例である。電源制御システム１は、集積回路２、検出部３、状態信号生成部４、及び出力部５を含む。
集積回路２は、発熱するデバイスに電力を供給する電力供給部に、デバイスへの電力の供給を指示する第１の指示信号を出力する。

検出部３は、デバイスを冷却する冷却部の動作状況を検出する。また、検出部３は、デバイスに流体を循環させる流路と、流体を送るポンプと、流体を空冷するファンとを含む冷却部における、流体の流量、流路の圧力、ポンプの回転数、またはファンの回転数を検出する。

状態信号生成部４は、検出された動作状況に応じて、冷却部が稼動しているか否かを示す状態信号を生成する。
出力部５は、第１の指示信号と状態信号を用いて、デバイスへの電力の供給を指示する第２の指示信号を生成して電力供給部に出力する。また、出力部５は、冷却部が稼動していることを状態信号が示す場合、第１の指示信号と状態信号を用いて、デバイスへの電力の供給を指示する第２の指示信号を生成して電力供給部に出力する。

このように構成することで、意図しない電源投入信号が電源回路に発行された場合でも、意図しない電源投入信号が電源回路に入力されることを防ぐことができ、不慮の電源投入による冷却部及び発熱するデバイスの破損を防止する事が可能となる。

図３は、本実施形態に係る電源制御システムの構成を示す図である。電源制御システム１は、発熱体を冷却する冷却部２０１、及び、発熱体に対する電源供給を制御する制御部２０２を含む。

冷却部２０１は、受熱部２０３、熱交換器２０４、ファン２０５、ポンプ２０６、流路２０７を含む。受熱部２０３は、例えば熱伝導体を介して発熱体の温度を冷媒に伝達させることにより、発熱体を冷却する。熱交換器２０４は、受熱部２０３において発熱体の熱を吸収して温度が上昇した冷媒を、ファン２０５から送られる空気によって冷却する。ファン２０５は熱交換器２０４に対して空気を送風することによって冷媒を空冷する。ポンプ２０６は、冷媒を送水して流路２０７内を循環させる。流路２０７は、受熱部２０３、熱交換器２０４、ポンプ２０６を接続し、流路２０７内を冷媒が循環する。

制御部２０２は、発熱体２０８、ＦＰＧＡ２０９、論理積回路２１０、ＤＤＣ２１１を含む。尚、ＦＰＧＡ２０９は集積回路２の一例として挙げられる。論理積回路２１０は出力部５の一例として挙げられる。ＤＤＣ２１１は電力供給部の一例として挙げられる。

発熱体２０８は、ＤＤＣ２１１から電力を供給されることによって稼動し、それに伴って熱を帯びる。また、発熱体２０８は、冷却部２０１の受熱部２０３において、帯びた熱を冷媒に伝達することにより冷却される。発熱体２０８は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等である。

ＦＰＧＡ２０９は、発熱体２０８に対する電源投入信号を論理積回路２１０に送信する。
論理積回路２１０は、意図しない電源投入信号がＤＤＣ２１１に入力されることを防ぐための制御信号と、ＦＰＧＡ２０９から送信される電源投入信号とを受信し、受信した二つの信号に基いて、オン／オフ信号をＤＤＣ２１１に出力する。すなわち、論理積回路２１０は、受信した制御信号がオン状態でかつ電源投入信号がオン状態のとき、オン／オフ信号をオン状態にして出力する。また、論理積回路２１０は、制御信号がオフ状態の場合、電源投入信号がいずれの状態でも、オン／オフ信号をオフ状態にして出力する。具体的には、論理積回路２１０は、制御信号と、ＦＰＧＡ２０９から送信される電源投入信号とを受信し、受信した二つの信号の論理積を算出して、その結果をオン／オフ信号としてＤＤＣ２１１に出力する。

論理積回路２１０が受信する制御信号は、意図しない電源投入信号がＤＤＣ２１１に出力されることを防ぐために用いられるものである。図５は、論理積回路を用いることにより、意図しない電源投入信号がＤＤＣに出力されることを防ぐことを説明するための図である。図５（ａ）はＦＰＧＡ２０９からの電源投入信号を表す。図５（ｂ）は制御信号を表す。図５（ｃ）はＤＤＣ２１１に出力されるオン／オフ信号を表す。図５（ｃ）のオン／オフ信号は、図５（ａ）の電源投入信号と図５（ｂ）の制御信号の論理積をとったものである。これにより、電源投入信号が意図しない動作をした場合でも、制御信号がオフ状態であれば、ＤＤＣ２１１に出力されるオン／オフ信号はオフ状態となり、発熱体２０８の意図しない電源投入を防ぐことができる。発熱体２０８の電源投入を意図してＦＰＧＡ２０９から電源投入信号を発行する場合は、制御信号をオン状態にしてから行う。また、電源投入を行いたくない場合には、制御信号をオフ状態にしておく。

ＤＤＣ２１１は、発熱体２０８に対して電源回路として機能する。ＤＤＣ２１１は、入力電圧を、発熱体２０８の入力電圧に適した電圧に変換して、発熱体２０８に電力を供給する。また、ＤＤＣ２１１は、論理積回路２１０からのオン／オフ信号を受信し、受信したオン／オフ信号の値に基いて、電力を発熱体２０８に供給する。例えば、ＤＤＣ２１１は、受信したオン／オフ信号がオン状態（例えばハイレベル）である場合、発熱体２０８が駆動するための電力を供給し、オン／オフ信号の値がオフ状態（例えばローレベル）である場合、発熱体２０８に電力を供給しない。

尚、ＦＰＧＡ２０９は、例えばＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）などの集積回路でもよい。また、ＤＤＣ２１１は、発熱体２０８に電力を供給する回路として機能する電源回路でもよい。

冷却部２０１が稼動していない場合に、発熱体２０８の電源投入信号が意図せず発行される場合、冷却部２０１及び発熱体２０８が破損する可能性がある。そこで、このような破損を防止するために、オン／オフを制御する制御信号は、冷却部２０１が正常に稼動しているか否かに応じて制御される。すなわち、制御信号の状態は、冷却部２０１が正常に稼動している場合にはオン状態とし、冷却部２０１が正常に稼動していない場合にはオフ状態とする。冷却部２０１が正常に稼動しているか否かの判定は、例えば、ファン２０５の回転数及びポンプ２０６の回転数に基いて判定される。

図６は、冷却部の稼動状態に基いて制御信号を生成する電源制御システムの構成図である。電源制御システム１は、冷却部２０１、制御部２０２、及び判定部３０１を含む。冷却部２０１と制御部２０２の構成は図４で説明したものと同じである。

判定部３０１は、ファン回転数計測デバイス３０２、ポンプ回転数計測デバイス３０３、稼動判定部３０４、及び入出力ポート３０５を含む。ファン回転数計測デバイス３０２及びポンプ回転数計測デバイス３０３は、検出部３の一例として挙げられる。稼動判定部３０４は、状態信号生成部４の一例として挙げられる。

稼動判定部３０４は、ハードウェアの監視を担当するＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）３０６、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）３０７、及びＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）３０８を含む。また、稼動判定部３０４の機能は、例えばサービスプロセッサまたはマイクロコントローラ（ＭＣＵ）などにより提供されてもよい。尚、ＭＰＵ３０６、ＲＡＭ３０７、ＲＯＭ３０８、ファン回転数計測デバイス３０２、ポンプ回転数計測デバイス３０３、及び制御部２０２のＦＰＧＡ２０９はバス３０９により接続される。

ファン回転数計測デバイス３０２は、冷却部２０１のファン２０５の単位時間当たりの回転数を計測して、計測結果を稼動判定部３０４に出力する。ポンプ回転数計測デバイスは３０３、冷却部２０１のポンプ２０６の単位時間当たりの回転数を計測して、計測結果を稼動判定部３０４に出力する。稼動判定部３０４は、ファン回転数計測デバイス３０２からファン２０５の回転数、ポンプ回転数計測デバイス３０３からポンプ２０６の回転数の情報を受信し、受信した情報を用いて冷却部２０１の稼働状況を判定する。そして、稼動判定部３０４は、稼働状況の判定結果に応じて制御信号のオン／オフ状態を切り替え、入出力ポート３０５を介して論理積回路２１０に送信する。

ファン回転数計測デバイス３０２及びポンプ回転数計測デバイス３０３による、ファン２０５、ポンプ２０６の回転数の計測は、例えば、磁石とホール素子を用いて、回転による磁気の強弱を検出して方形波を出力させることにより行う。また、ファン２０５、ポンプ２０６の回転数の計測方法は、光スリットを設けることにより実現してもよい。

次に、稼動判定部３０４による、冷却部２０１の稼働状況の判定の具体的な動作について説明する。稼動判定部３０４は、ファン２０５の回転数が所定の閾値以上であるか否かを判定し、判定の結果が閾値以上であれば、ファン２０５は正常であると判定する。次に、稼動判定部３０４は、ポンプ２０６の回転数が所定の閾値以上であるか否かを判定し、判定の結果が閾値以上であれば、ポンプ２０６は正常であると判定する。次に、稼動判定部３０４は、ファン２０５とポンプ２０６の両方が正常であると判定した場合、冷却部２０１は正常であると判定し、ファン２０５とポンプ２０６のいずれかが正常でないと判定した場合は、冷却部２０１は正常でないと判定する。

稼動判定部３０４は、例えば上記に示した手順で冷却部２０１が正常か否かを判定した後、判定の結果に応じて、論理積回路２１０に対して制御信号を出力する。すなわち、稼動判定部３０４は、冷却部２０１が正常であると判定した場合には、オン状態を示す制御信号を出力し、冷却部２０１が正常でないと判定した場合には、オフ状態を示す制御信号を出力する。この制御信号は、稼動判定部３０４から入出力ポート３０５を介して論理積回路２１０に送信される。

以上に記した冷却部２０１の稼働状況の判定動作は所定時間間隔で繰り返され、稼動判定部３０４による冷却部２０１の動作状況の判定結果が変化した場合、論理積回路２１０に出力される制御信号の値が変化する。

論理積回路２１０は、稼動判定部３０４から取得される制御信号がオン状態を示す間にＦＰＧＡ２０９よりオン状態の電源投入信号が出力された場合、ＤＤＣ２１１にオン信号を出力する。また、論理積回路２１０は、稼動判定部３０４から取得される制御信号がオフ状態を示す間にＦＰＧＡ２０９より電源投入信号が出力された場合、ＤＤＣ２１１にオフ信号を出力する。

尚、上記に記した稼動判定部３０４による冷却部２０１の稼働状況の判定及び制御信号出力処理は、ＲＯＭ３０８に格納された情報処理プログラムをＭＰＵ３０６がＲＡＭ３０７に読み出して実行することによって実現してもよい。また、この処理で用いられる閾値の値などの情報は、ＲＯＭ３０８に格納されてＭＰＵ３０６がＲＡＭ３０７に読み出すことにより使用されてもよい。また、これらの機能の一部又は全部をハードウェアにより実現してもよい。

尚、冷却部２０１が正常に稼動しているか否かの判定は、冷媒の流量を計測する流量センサの値、熱交換器２０４の出入り口に配置された熱センサの差分値、または流路２０７に配設された圧力センサの値に基いて判定されてもよい。また、発熱体２０８の動作を停止させる場合には、ＦＰＧＡ２０９からの信号をオフ状態にした後に、制御信号をオフ状態にする。

尚、本実施形態は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または実施形態を取ることができる。

１電源制御システム
２集積回路
３検出部
４状態信号生成部
５出力部

Claims

発熱するデバイスに電力を供給する電力供給部に、前記デバイスへの電力の供給を指示する第１の指示信号を出力する集積回路と、
前記デバイスを冷却する冷却部の動作状況を検出する検出部と、
検出された前記動作状況に応じて、前記冷却部が稼動しているか否かを示す状態信号を生成する状態信号生成部と、
前記第１の指示信号の妥当性の判定を、前記状態信号を用いて行い、前記第１の指示信号が妥当であると判定した場合に前記デバイスへの電力の供給を指示する第２の指示信号を生成して前記電力供給部に出力する出力部と、
を有する電源制御システム。
前記出力部は、前記冷却部が稼動していることを前記状態信号が示す場合に、前記第１の指示信号の妥当性の判定を、前記状態信号を用いて行い、前記第１の指示信号が妥当であると判定した場合に前記デバイスへの電力の供給を指示する第２の指示信号を生成して前記電力供給部に出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の電源制御システム。
前記冷却部は、前記デバイスに流体を循環させる流路と、前記流体を送るポンプと、前記流体を空冷するファンとを含み、
前記検出部は、前記流体の流量、前記流路の圧力、前記ポンプの回転数、または前記ファンの回転数を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の電源制御システム。
集積回路により、発熱するデバイスに電力を供給する電力供給部に、前記デバイスへの電力の供給を指示する第１の指示信号を出力し、
検出部により、前記デバイスを冷却する冷却部の動作状況を検出し、
状態信号生成部により、検出された前記動作状況に応じて、前記冷却部が稼動しているか否かを示す状態信号を生成し、
出力部により、前記第１の指示信号の妥当性の判定を、前記状態信号を用いて行い、前記第１の指示信号が妥当であると判定した場合に前記デバイスへの電力の供給を指示する第２の指示信号を生成して前記電力供給部に出力する、
処理を実行することを特徴とする電源制御方法。