KR100573683B1

KR100573683B1 - 냉각팬 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100573683B1
Application number: KR1020040042518A
Authority: KR
Inventors: 손성용
Original assignee: 주식회사 삼보컴퓨터
Priority date: 2004-06-10
Filing date: 2004-06-10
Publication date: 2006-04-24
Also published as: KR20050117263A

Abstract

본 발명은 시피유(CPU : central processing unit, 중앙 처리 장치)를 냉각하기 위한 냉각팬의 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 펌웨어 프로그램을 필요로 하는 PWM방식(Pulse Width Modulation : 펄스폭변조방식) 으로 냉각팬 속도를 제어하는 방식을 탈피하고, 하드웨어적인 방식으로 시피유의 냉각팬을 제어함으로써 비용 및 크기를 감소시킬 수 있는 냉각팬 제어 방법 및 장치를 제공함에 있다. 여기서, 본 발명에 따른 냉각팬 제어 방법은 (a) 시피유(CPU)에 포함된 열 센서부에서 출력된 전압(Vbe)을 미리 지정된 방식에 따라 처리된 후, 입력 전압(Vd)으로 입력받는 단계; (b) 입력 전압(Vd)에 상응하는 출력 전압(Vo)을 생성하는 단계; (c) 일단이 미리 설정된 전원(Vcc)이 연결된 냉각팬의 타단으로 출력 전압(Vo)이 출력되는 단계; 및 (d) 냉각팬이 전원(Vcc)에서 출력전압(Vo)을 감한 전압(Vfan)이 인가되어 동작하는 단계를 포함할 수 있다.

냉각팬, 제어, 슈퍼 아이오(Super I/O) 칩

Description

냉각팬 제어 방법 및 장치{Method and apparatus for controlling cooling fan}

도 1a는 종래 기술의 바람직한 실시예에 따른 냉각팬을 제어하기 위한 슈퍼 아이오(Super I/O)칩의 구성을 도시한 도면.

도 1b는 종래 기술의 바람직한 실시예에 따른 냉각팬 제어 동작을 나타낸 도면.

도 2a는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 냉각팬 제어 장치의 전체 구성을 도시한 도면.

도 2b는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 냉각팬 제어 장치의 전체 구성을 도시한 도면.

도 2c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각팬 제어방법의 전체 동작 절차를 설명한 순서도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각팬 제어부의 전체 구성을 도시한 도면.

도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양의 온도 계수에 따른 냉각팬 제어 동작의 구성을 도시한 도면.

도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음의 온도 계수에 따른 냉각팬 제어 동작의 구성을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스플레이부의 구성을 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200 : 시피유(CPU)

205 : 열센서

210 : 로우패스 필터부

220 : 차동 증폭부

300 : 냉각팬 제어부

310 : 제1 블록 제어부

320 : 제2 블록 제어부

250 : 디스플레이부

본 발명은 시피유(CPU : central processing unit, 중앙 처리 장치)를 냉각하기 위한 냉각팬의 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 펌웨어 프로그램을 필요로 하는 PWM방식(Pulse Width Modulation : 펄스폭변조방식) 으로 냉각팬 속도를 제어하는 방식을 탈피하고, 하드웨어적인 방식으로 시피유의 냉각팬을 제어함으로써 비용 및 크기를 감소시킬 수 있는 냉각팬 제어 방법 및 장치를 제공함에 있다.

기존의 컴퓨터 시스템은 메인보드 상의 슈퍼 아이오(Super I/O)라는 칩에 내장된 펌웨어 레벨의 냉각 시스템을 이용하여, CPU를 냉각시키도록 구성된다. 여기서, 상기 슈퍼 아이오는 이러한 냉각팬 제어 외에 다양한 부가 기능들, 예를 들면, 키보드/마우스 인터페이스, 시리얼/패러랠 인터페이스 등을 제공하고 있다.

그러나 USB와 같은 다른 통신 방식의 발전 및 대중화로 인하여 슈퍼 아이오(Super I/O)칩에 내장된 I/O 포트들을 이용한 데이터 입출력 방식의 사용이 감소하고 있다. 즉, 슈퍼 아이오(Super I/O)칩의 인터페이스 기능이 고속 USB 인터페이스 등을 이용한 통신으로 대체됨에 따라, 슈퍼 아이오(Super I/O)칩의 입출력 인터페이스를 사용하지 않는 시스템에서, 단지 냉각팬 제어를 위하여 불필요한 부가 기능을 구비한 슈퍼 아이오(Super I/O)칩의 사용은 불필요한 문제점이 있다.

종래 기술에 의할 때, 기존의 피시 시스템은 슈퍼아이오 상에 CPU 온도 감지 기능과 펄스폭변조 방식에의 냉각팬 제어 기능을 가지고 있으며, 외부 CPU 냉각팬의 RPM 및 온도를 화면에 출력할 수 있다. 또한, 팬의 동작 유무를 체크한 후, 전원을 끌 수 있는 기능이 있다.

이하, 도 1a를 참조하여, 종래 기술에 따른 팬 제어 방식을 설명하기로 한다. 종래 기술에 의할 때 , CPU 소비 전력은 동적으로 변하며, 이로 인한 열발생량 이 변하므로, 소비 전력에 상응하는 알피엠(RPM)을 출력함으로써, 팬에서 야기되는 소음을 감소시키도록 구성된다.

CPU(100)에 구비된 열 센서(105)에서 생성한 온도 정보는 슈퍼 아이오(Super I/O)칩(110)에 전달되면, 온도 데이터A/D converter부에서는(111)는 도면에 도시되지 아니한 내부 레지스터에 디지털 데이터로 저장한 후, 앨피시 버스(LPC bus)(115)를 통하여 화면에 출력될 수 있다. 여기서, LPC Bus(Low Pin Count Bus)는 슈퍼아이오와 I/O Controller Hub(ICH : Intel사의 south bridge(I/O 인터페이스 칩셋) 명칭)사이의 통신 인터페이스를 지칭한다.

여기서, 펌웨어 또는 프로그램으로 구현되는 냉각팬 속도 제어부(112)에서는 CPU를 냉각시키기 위하여 팬 양단간 전압을 생성하는 적절한 펄스폭을 생성하고, RPM 카운터부(113)는 팬에서 출력되는 RPM 데이터를 수신한 후, 바이오스에서 세팅한 기준값과 비교하여 이상 여부라고 판단되면, 전원 오프부(114)에서 시스템 전원을 오프하도록 구성된다. 여기서, 현재 CPU에 상응하는 적절한 알피엠(RPM)은 펄스 폭 제어의 레지스터의 값을 변화시킴으로써 조절이 가능한데, 그때 CPU 온도를 측정한 데이터를 바탕으로 바이오스 상에서 프로그램 함으로써 결정될 수 있다. 이와 같이 펌웨어로 구성함으로써 CPU에 부담이 증가할 뿐 아니라 프로그래밍을 위한 시간이 소요된다.

여기서는 슈퍼 아이오(Super I/O)칩의 제어 기능 중에서, 냉각팬 속도 제어를 위한 구성 요소만을 추출하여 설명하였으나, 이외 다른 I/O 인터페이스(예를 들면, 키보드, 마우스, 플로피디스크, 직렬통신, 병렬통신, 조이스틱/미디 인터페이 스 등)를 제공하고 있으나 요즘의 많은 피시 시스템에서 그 기능이 사라지고 있다.

이하, 종래 기술에 따른 펌웨어에 의하여 제어되는 팬 구동부의 구성을 도 1b를 참조하여 설명하기로 한다. 종래 기술에 의할 때, 팬 제어부는 미리 설정된 프로그램에 의하여 팬 양단간 전압을 생성하기 위한 펄스폭을 생성한 후, 외부 버퍼(151)의 출력을 조절할 수 있다. 상기 버퍼의 출력 전압에 상응하여 P-채널의 에프이티(FET)에 포함되는 게이트-소스간의 전압이 조절됨으로써, 냉각팬 양단간의 전압을 조절하여, 이에 비례하는 RPM를 생성시킬 수 있다. 이와 같은 종래 기술은 펄스폭 제어 레지스터의 값을 변화시켜 가면서 실시간으로 CPU 온도를 측정한 데이터를 이용하여 바이오스 상에서 프로그램 하여야 하는 번거로움이 있다.

상술한 바와 같이, 종래 기술에 따른 냉각팬 제어 방식은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 기존의 슈퍼 아이오 칩에 내장되어 있는 팬 제어 기능을 이용하는 경우, 펄스폭 변조 방식을 사용하는데, 이와 같은 펄스폭 제어 방식은 적절한 데이터를 산출하기 위하여 펌웨어 수준에서 프로그램을 수행하여야 하는 번거로움이 있다.

둘째, 기존의 선형 제어 방식의 팬 콘트롤러의 경우, CPU의 냉각팬 양단의 전압을 에프이티(FET)를 사용하여 조절함으로써, 상기 에프이티(FET)에서 열이 발생하는 문제점이 있으며, 이로 인하여 효율적인 냉각 효과를 제공하지 못하는 문제점이 있다.

셋째, 종래 기술에 따른 슈퍼 아이오(Super I/O)칩은 냉각팬 제어 기능뿐만 아니라, 플로피 디스크 제어부, 직렬/병렬 포트 인터페이스, 게임 컨트롤러, PS/2 키보드 마우스 컨트롤러, CPU 및 시스템 팬 콘트롤 인터페이스 화면 출력 및 RPM 체크 기능 등을 포함하고 있다. 현재, 대부분의 I/O 인터페이스가 USB로 전환되고 있으므로, 단지 냉각팬 제어를 위하여 종래의 슈퍼 아이오(Super I/O)칩을 사용하는 것은 비용 측면 및 인쇄 회로 기판의 디자인 시에 공간적 제약을 유발한다.

본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 기존의 펌웨어 프로그램을 필요로 하는 PWM방식(Pulse Width Modulation : 펄스폭변조방식)으로 냉각팬 속도를 제어하는 방식을 탈피하고, 하드웨어적인 방식으로 시피유의 냉각팬을 제어함으로써 비용 및 크기를 감소시킬 수 있는 냉각팬 제어 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 CPU 팬 제어 기능의 모듈화를 통하여 종래 기술에 따른 냉각 방식에 따라 칩에 내장된 CPU 팬 제어 기능을 이용함으로써 발생하는 비용 문제를 개선함과 아울러, 전체 메인보드의 비용을 개선함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 팬 제어 방식의 문제점을 개선하여, 하드웨어적으로 팬 제어를 구현함으로써 기준의 펌웨어 수준의 프로그램 코딩 절차를 제거할 수 있는 냉각팬 제어 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 슈퍼 아이오(Super I/O)칩을 사용하여 냉각팬을 제어하는 대신, 냉각팬 제어 기능을 분리하여 메인보드 상에 구현함으로써, 전체적인 메인보드의 가격을 하락시키고 개발자가 피씨비 디자인시 여유 공간을 확보하여 디자인 선택의 폭을 넓힐 수 있는 냉각팬 제어 방법 및 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 CPU 온도 센싱 및 팬 콘트롤러 로직과 같은 핵심적인 기본 기능과 온도 정보 및 냉각팬의 RPM 정보 등을 사용자에게 제공하는 부수적인 기능을 분리함으로써, 개발자에게 다양한 선택의 기회를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 기존의 선형 팬 제어 방식에서 발생하는 열 문제를 제거할 수 있는 냉각팬 제어 방법 및 장치를 제공함에 있으며, 그 외의 다른 본 발명의 목적들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예를 통하여 보다 명확해질 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 하드웨어적으로 CPU의 냉각팬을 제어함으로써 비용 및 크기를 감소시킬 수 있는 냉각팬 제어 방법을 개시할 수 있다.

바람직한 실시예에 의할 때, 상기 냉각팬 제어 방법은 (a) 시피유(CPU)에 포함된 열센서부에서 출력된 전압(Vbe)을 미리 지정된 방식에 따라 처리된 후, 입력 전압(Vd)으로 입력받는 단계; (b) 상기 입력 전압(Vd)에 상응하는 출력 전압(Vo)을 생성하는 단계; (c) 일단이 미리 설정된 전원(Vcc)이 연결된 상기 냉각팬의 타단으로 상기 출력 전압(Vo)이 출력되는 단계; 및 (d) 상기 냉각팬이 상기 전원(Vcc)에 서 상기 출력전압(Vo)을 감한 전압(Vfan)이 인가되어 동작하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 (a) 단계는 상기 열센서부에서 출력한 데이터를 로우패스 필터부에서 필터링하는 단계; 및 상기 로우패스 필터부의 출력단과 연결된 차동 증폭부에서 상기 필터링된 데이터를 증폭하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고 상기 (b) 단계는 상기 열센서부의 온도 계수를 판단하는 단계; 판단결과, 정(+)의 온도계수(PTC:Positive thermal coefficient)인 경우, 미리 설정된 제1 블록 제어부에 의하여 상기 냉각팬 속도를 제어하는 단계; 및 판단결과, 부(-)의 온도계수(NTC:Negative thermal coefficient)인 경우, 미리 설정된 제2 블록 제어부에 의하여 상기 냉각팬의 속도를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제1 블록 제어부는 수학식

에 의한 출력 전압을 생성할 수 있다. 여기서, 상기 R1 및 R2는 상기 제1 블록 제어부에 포함된 선형 증폭기의 반전 단자에 병렬로 연결된 저항이며, 상기 R1의 타단은 그라운드에 연결되고, 상기 R2의 타단은 상기 선형 증폭기의 출력단에 연결되고, 상기 Ra 및 Rb는 상기 선형 증폭기의 비반전 단자에 병렬로 연결되며, 상기 Ra의 타단은 상기 전원(Vcc)에 연결되고, 상기 Rb의 타단은 상기 입력 전압(Vd)에 연결된다. 그리고 상기 제2 블록 제어부는 수학식

에 의한 출력 전압을 생성할 수 있다.

또한, 디스플레이부가 존재하는지 여부를 판단하고, 디스플레이부가 존재하 는 경우, 현재 CPU의 온도 정보 및 냉각팬의 RPM 정보를 산출하고, 산출한 정보를 표시하는 단계가 더 포함될 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 하드웨어적으로 CPU의 냉각팬을 제어함으로써 비용 및 크기를 감소시킬 수 있는 냉각팬 제어 장치를 개시할 수 있다.

바람직한 실시예에 의할 때, 상기 냉각팬 제어 장치는 프로그램의 명령을 해독한 후, 상기 프로그램에 따라 실행하기 위한 시피유(CPU); 상기 시피유(CPU)에 포함된 열센서부에서 출력된 전압(Vbe)을 미리 지정된 방식에 따라 처리한 후, 상기 처리된 전압을 입력 전압(Vd)으로 하여, 상기 입력 전압(Vd)에 상응하는 출력 전압(Vo)으로 변환하여 상기 냉각팬에 출력하여, 상기 냉각팬의 속도를 제어하기 위한 냉각팬 제어부; 및 일단이 미리 설정된 전원(Vcc)이 연결되며, 타단이 상기 냉각팬 제어부의 출력으로 연결되며, 상기 전원(Vcc)에서 상기 출력전압(Vo)을 감한 전압(Vfan)으로 동작하기 위한 냉각팬을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 냉각팬 제어 장치는 상기 열센서부에서 출력한 데이터를 필터링하기 위한 로우패스 필터부; 및 상기 로우패스 필터부의 출력단과 연결되며, 상기 필터링된 데이터를 증폭하기 위한 된 차동 증폭부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 냉각팬 제어부는 상기 열센서부의 온도 계수를 판단한 후, 판단결과, 정(+)의 온도계수(PTC:Positive thermal coefficient)인 경우, 상기 냉각팬 속도를 제어하기 위한 제1 블록 제어부 및 부(-)의 온도계수(NTC:Negative thermal coefficient) 인 경우, 상기 냉각팬의 속도를 제어하기 위한 제2 블록 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 블록 제어부는 수학식

에 의한 출력 전압을 생성할 수 있다. 여기서, 상기 R1 및 R2는 상기 제1 블록 제어부에 포함된 선형 증폭기의 반전 단자에 병렬로 연결된 저항이며, 상기 R1의 타단은 그라운드에 연결되고, 상기 R2의 타단은 상기 선형 증폭기의 출력단에 결되고, 상기 Ra 및 Rb는 상기 선형 증폭기의 비반전 단자에 병렬로 연결되며, 상기 Ra의 타단은 상기 전원(Vcc)에 연결되고, 상기 Rb의 타단은 상기 입력 전압(Vd)에 연결된다. 그리고 상기 제2 블록 제어부는 수학식

에 의한 출력 전압을 생성할 수 있다.

여기서, 상기 냉각팬 제어 장치는 열 센서부에서 출력한 데이터를 감지하고, 상기 데이터에 따른 온도 정보를 디스플레이하기 위한 온도 데이터 A/D 컨버터부 및 상기 냉각팬의 회전 속도에 따른 알피엠(RPM)을 감지하고, 상기 알피엠(RPM) 정보를 디스플레이하기 위한 상기 알피엠(RPM) 카운터부를 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 냉각팬 제어 방법 및 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

전체 구성 및 순서도

본 발명에 따른 냉각팬 제어 방법 및 장치는 기존의 펌웨어 프로그램을 필요로 하는 PWM방식(Pulse Width Modulation : 펄스폭변조방식)으로 냉각팬 속도를 제어하는 방식을 탈피하고, 하드웨어적인 방식으로 시피유의 냉각팬을 제어함으로써 비용 및 크기를 감소시킬 수 있는 냉각팬 제어 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다. 본 발명은 CPU뿐만 아니라, hot spot(핫 스팟 : 시스템 내의 열이 많이 발생하여 냉각이 필요한 곳)이 발생하는 모든 구성 요소에 사용가능하며, 이하 설명의 편의를 위하여 CPU를 기준으로 설명하기로 한다. 이하, 도 2a 및 도 2b에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각팬 제어 장치의 전체 구성을 설명하고, 도 2c에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각팬 제어방법의 전체 동작 절차를 설명하기로 한다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 냉각팬 제어 장치의 전체 구성을 도시한 도면이고, 도 2b는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 냉각팬 제어 장치의 전체 구성을 도시한 도면이다.

도 2a를 참조하면, CPU(200) 내부의 열센서(205)를 이용하여 입력받은 데이터(Vbe)는 로우패스 필터부(210)를 거쳐서 차동 증폭부(220)에서 하기 수학식1에 따라 미리 설정된 증폭도(A)에 상응하여 증폭(Vd)된다.

여기서, 로우패스 필터부(210)는 주변에서 유기되는 고주파 노이즈를 제거하기 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로 열센서(205)에 출력되는 전압은 1V 미만이므로, 약 10배 정도의 증폭이 필요하다.

본 발명은 상기 차동 증폭부(200)에서 출력되는 전압에 따라 별도의 프로그램 구비없이 하드웨어적으로 냉각팬의 속도를 제어하도록 구성된다.

여기서, 열센서(205)가 정(+)의 온도계수(PTC:Positive thermal coefficient)인 경우, 제1 블록 제어부(310)에 의하여 팬 속도가 제어되도록 구성되며(도 4a참조), 상기 열센서(205)가 부(-)의 온도계수(NTC:Negative thermal coefficient)인 경우, 제2 블록(320)에 의하여 팬의 속도를 제어하도록 구성된다(도 4b참조).

상술한 바와 같이, 본 발명은 상기 출력되는 전압에 따라 하드웨어적으로 제어될 뿐만 아니라, 인가 전압이 아날로그 적으로 연속적으로 제어되므로, (PWM방식으로 인한) 팬 모터에 대한 급격한 제어에 따른 손상이 적을 뿐 아니라, 냉각팬을 제어하기 위하여 별도의 펌웨어를 구축할 필요성이 없다.

도 2b를 참조하면, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 의할 때, CPU의 온도 및 팬 속도 등을 표시하기 위하여 별도의 디스플레이 및 전원 온오프 제어부(250)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 디스플레이 및 전원 온오프 제어부(250)는 냉각팬을 제어하기 위한 것이 아니라, 단지 디스플레이만을 제어하기 위하여 추가될 수 있다.

이와 같이 디스플레이 및 전원 온오프 제어부(250)를 구비한 경우, 현재 CPU의 온도 정보 및 냉각팬의 RPM 정보를 피씨 모니터를 통해 사용자에게 표시할 수 있다(도 5 참조).

도 2c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각팬 제어방법의 전체 동작 절차를 설명한 순서도이다.

이하, 도 2c를 참조하여 설명하면, 먼저 단계 S210에서 CPU(200) 내부의 열센서(205)에서 데이터를 출력하면, 단계 S220에서 로우패스 필터부(210)는 상기 데이터를 필터링한다. 그리고 단계 S230에서 차동 증폭부(220)는 상기 필터링된 데이터를 증폭한다.

단계 S240에서 냉각팬 제어 장치는 열센서(205)의 온도 계수를 판단하고, 판단결과, 정(+)의 온도계수(PTC:Positive thermal coefficient)인 경우, 단계 S240에서 제1 블록(310)에 의하여 팬 속도가 제어되도록 구성되며, 부(-)의 온도계수(NTC:Negative thermal coefficient)인 경우, 단계 S260에서 제2 블록(320)에 의하여 냉각팬의 속도를 제어하도록 구성된다.

그리고 단계 S270에서 디스플레이부가 존재하는지 여부를 판단하고, 디스플레이부가 존재하는 경우, 단계 S280에서 현재 CPU의 온도 정보 및 냉각팬의 RPM 정보를 산출하고, 단계 S290에서 산출한 정보를 표시하도록 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 상기 출력되는 전압에 따라 하드웨어적으로 연속적으로 제어하도록 구성되므로 (PWM방식으로 인한) 팬 모터의 급격한 제어에 따 른 손상이 적을 뿐 아니라, 냉각팬을 제어하기 위하여 별도의 펌웨어를 구축할 필요성이 없다.

냉각팬 제어부

본 발명에 의하면, 온도 계수에 따라 상이한 냉각팬 제어부를 구성함으로써, 열센서의 종류에 따른 제어 동작을 구성할 수 있다. 여기서, 온도 계수는 부(-)의 온도계수(NTC:Negative thermal coefficient)와 정(+)의 온도계수(PTC:Positive thermal coefficient)로 구분할 수 있다. 이하, 도 3에서는 냉각팬 제어부의 구성을 설명하고, 도 4a에서 정의 온도계수를 가지는 경우를 기준으로 설명하고, 도 4b에서는 부의 온도계수를 가지는 경우를 기준으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각팬 제어부의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 냉각팬 제어부는 .별도의 프로그램없이 하드웨어적으로 구현되도록 구성된다. 이하, 설명의 편의상 상기 Vcc가 12V 인 경우를 기준으로 설명하기로 한다.

상기 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 냉각팬 제어부(300)는 열센서(205)의 온도 계수를 판단하고, 판단결과, 정(+)의 온도계수(PTC:Positive thermal coefficient)인 경우, 냉각팬을 제어하기 위한 제1 블록 제어부(310), 부(-)의 온도계수(NTC:Negative thermal coefficient)인 경우, 냉각팬을 제어하기 위한 제2 블록 제어부(320)를 포함한다. 이상에서 냉각팬 제어부 310과 320을 동시에 구현해서는 안되며 각각의 용도(온도 계수)에 따라 별도로 구현해야 한다. 이하, 구체적인 냉각팬 제어부의 동작 원리를 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명하기로 한다.

도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 의해, 양의 온도계수(PTC)인 경우, 회로 동작을 도시한 도면이다.

이하, 도 4a를 참조하여 설명하면, 선형 증폭기의 비반전 입력단(+)에 12V 전원과 차동 증폭기의 출력 전압,Vd(410)이 본 발명에 따른 냉각팬 제어부의 입력 전압으로 입력된다.

상기 입력 전압은 하기 수학식2에 의하여 Ra 및 Rb에 의하여 전압 분배된 후, 선행 증폭기에 입력된다.

상기 선행 증폭기는 반전 단자에 연결된 R1 및 R2에 의해, 하기 수학식 3에 의한 출력 전압, Vo(430)을 생성한다.

상기 출력 전압, Vo(430)은 일단이 12V전원에 연결된 냉각팬의 타단에 출력되며, 상기 냉각팬은 하기 수학식4에 의하여 산출되는 냉각팬 인가전압, Vfan(440) 으로 동작할 수 있다.

상술한 수학식에 따라, 냉각팬에 인가되는 전압은 하기 수학식 5에 의하여 결정되며, CPU의 온도가 증가 또는 감소됨에 따라 Vfan(440)의 전압이 증가 또는 감소하여 냉각팬을 하드웨어적으로 적정하게 냉각시킬 수 있다.

도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 의해, 음의 온도계수(NTC)인 경우, 회로 동작을 도시한 도면이다.

열센서가 음의 온도계수인 경우, 다이오드(D2)의 양단간 전압 강하를 무시하면, 선형 증폭기의 출력단자로 출력되는 전압, Vo(480)은 하기 수학식6에 따라 입력 전압(Vd)이 된다. 한편 FAN RPM은 Vfan에 선형적으로 비례하므로 CPU 온도의 증가(감소)에 대해 동적으로 FAN 소음을 조절하게 된다.

따라서 팬에 인가되는 전압, Vfan(490)은 D2 양단간 전압은 무시하면, 하기 수학식 7에 의하여 산출될 수 있다.

따라서 냉각팬의 인가전압, Vfan(490)은 상기 수학식 7에 의하여 증가 또는 감소하여, 온도에 따라 음의 계수로 변화하므로 CPU를 냉각시키면서 팬 소음을 동적으로 조절할 수 있다.

여기서, CPU 온도와 RPM의 화면 표시 기능 및 RPM 이상 유무 체크 후, 시스템 전원을 오프할 수 있는 기능들은(예를 들면, 디스플레이 기능) 마이콤 모듈을 이용하여 별도로 구현할 수 있으며, 이 때, SM BUS를 통해 온도나 RPM 데이터를 보내어 화면에 출력할 수 있다. 이러한 기능은 냉각팬 제어에 있어 부수적인 부분이므로 개발자가 다양하게 선택할 수 있음은 당연하다.

디스플레이부

또한, 본 발명은 슈퍼 아이오(Super I/O)칩을 사용하여 냉각팬을 제어하는 대신, 냉각팬 제어 기능을 분리하여 메인보드상에 구현함으로써, 개발자에게 다양한 메인보드 디자인의 기회를 제공함과 동시에, 전체적인 메인보드의 가격을 하락시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 CPU 온도 센싱 및 팬 콘트롤러 로직과 같은 핵심적인 기본 기능과 온도 정보 및 냉각팬의 RPM 정보 등을 사용자에게 제공하는 부수적인 기능을 분리함으로써, 개발자에게 다양한 선택의 기회를 제공할 수 있다. 이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이부의 구성을 설명하기로 한다.

도 5를 참조하면, 상기 디스플레이 및 전원 온오프 제어부(250)는 입출력 허브부(270), 그래픽 메모리 컨트롤러부(280) 및 모니터부(290)를 포함할 수 있으며, 온도 데이터 A/D 컨버터부(263), 알피엠 카운터부(265), 전원 오프부(267)를 포함할 수 있다.

온도 데이터 A/D 컨버터부(263)는 열 센서부에서 출력한 데이터를 (도면에 도시되지 아니한)내부 레지스터에 저장하고, 입출력 허브부(270) 및 그래픽 메모리 컨트롤러부(280)를 거쳐, 모니터부(290)에 디스플레이할 수 있다. 여기서 입출력 허브부와는 SMBus(System Management Bus)방식으로 연결될 수 있다. SMBus 방식이란, 인텔(Intel)사가 정의한 버스 규격으로 피씨나 서버에서 시스템 매니지먼트를 위한 저속 직렬 통신에 사용되는 통신 규약이다.

알피엠 카운터부(265)는 팬의 회전 속도에 따른 알피엠을 감지하고, (도면에 도시되지 아니한)내부레지스터에 저장, 추출한 후, 입출력 허브부(270) 및 그래픽 메모리 컨트롤러부(280)를 거쳐, 모니터부(290)에 디스플레이할 수 있다.

전원 오프부(267)는 상기 온도 데이터 A/D 컨버터부(263) 및 알피엠 카운터부(265)에서 산술한 데이터가 미리 설정된 기준에 해당하면, 시스템의 전원을 오프하는 기능을 수행할 수 있다.

그 외의 구성은 상술한 도 2a와 동일 또는 유사하므로 생략하기로 한다. 여기서, 본 발명은 상기 출력되는 전압에 따라 하드웨어적으로 연속적으로 제어하도 록 구성되므로 PWM방식으로 인한 팬 모터의 급격한 제어에 따른 손상이 적을 뿐 아니라, 냉각팬을 제어하기 위하여 별도의 펌웨어를 구축하지 아니하면서, 현재 온도 정보 및 알피엠 정보를 사용자에게 표시할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각팬 제어 방법 및 장치는 기존의 펌웨어 프로그램을 필요로 하는 PWM방식(Pulse Width Modulation : 펄스폭변조방식) 으로 냉각팬 속도를 제어하는 방식을 탈피하고, 하드웨어적인 방식으로 시피유의 냉각팬을 제어함으로써 비용 및 크기를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 CPU 팬 제어 기능의 모듈화를 통해 전체적인 메인보드 비용을 감소시킬 수 있고, 피씨비 디자인시 여유 공간을 확보할 수 있으므로, 개발자의 선택의 폭을 넓힐 수 있는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 팬 제어 방식의 문제점을 개선하여, 하드웨어적으로 팬 제어를 구현함으로써 기준의 펌웨어 수준의 프로그램 코딩 절차를 제거할 수 있으며, 기존의 선형 팬 제어 방식에서 발생하는 열 문제를 해결할 수 있는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 슈퍼 아이오(Super I/O)칩을 사용하여 냉각팬을 제어하는 대신, 냉각팬 제어 기능을 분리하여 메인보드상에 구현함으로써, 개발자에게 다양 한 메인보드 디자인의 기회를 제공함과 동시에, 전체적인 메인보드의 가격을 하락시킬 수 있는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 CPU 온도 센싱 및 팬 콘트롤러 로직과 같은 핵심적인 기본 기능과 온도 정도 및 냉각팬의 RPM 정보 등을 사용자에게 제공하는 부수적인 기능을 분리함으로써, 개발자에게 다양한 선택의 기회를 제공할 수 있는 효과도 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

냉각팬 제어 장치에서 냉각팬을 제어하는 방법에 있어서,

(a) 시피유(CPU)에 포함된 열센서부에서 출력된 전압(Vbe)을 미리 지정된 방식에 따라 처리된 후, 입력 전압(Vd)으로 입력받는 단계;

(b) 상기 입력 전압(Vd)에 상응하는 출력 전압(Vo)을 생성하는 단계;

(c) 일단이 미리 설정된 전원(Vcc)이 연결된 상기 냉각팬의 타단으로 상기 출력 전압(Vo)이 출력되는 단계; 및

(d) 상기 냉각팬이 상기 전원(Vcc)에서 상기 출력전압(Vo)을 감한 전압(Vfan)이 인가되어 동작하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각팬 제어 방법.
상기 제1항에 있어서,

상기 (b) 단계는

상기 열센서부의 온도 계수를 판단하는 단계;

판단결과, 정(+)의 온도계수(PTC:Positive thermal coefficient)인 경우, 미리 설정된 제1 블록 제어부에 의하여 상기 냉각팬 속도를 제어하는 단계; 및

판단결과, 부(-)의 온도계수(NTC:Negative thermal coefficient)인 경우, 미리 설정된 제2 블록 제어부에 의하여 상기 냉각팬의 속도를 제어하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각팬 제어 방법.
상기 제2항에 있어서,

상기 제1 블록 제어부는

수학식
에 의한 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 냉각팬 제어 방법-여기서, 상기 R1 및 R2는 상기 제1 블록 제어부에 포함된 선형 증폭기의 반전 단자에 병렬로 연결된 저항이며, 상기 R1의 타단은 그라운드에 연결되고, 상기 R2의 타단은 상기 선형 증폭기의 출력단에 연결되고, 상기 Ra 및 Rb는 상기 선형 증폭기의 비반전 단자에 병렬로 연결되며, 상기 Ra의 타단은 상기 전원(Vcc)에 연결되고, 상기 Rb의 타단은 상기 입력 전압(Vd)에 연결됨-.
상기 제2항에 있어서,

상기 제2 블록 제어부는 수학식
에 의한 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 냉각팬 제어 방법.
상기 제1항에 있어서,

디스플레이부가 존재하는지 여부를 판단하고, 디스플레이부가 존재하는 경우, 현재 CPU의 온도 정보 및 냉각팬의 RPM 정보를 산출하고, 산출한 정보를 표시하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 냉각팬 제어 방법.
시피유(CPU)를 냉각하기 위한 냉각팬을 제어하는 냉각팬 제어 장치에 있어서,

프로그램의 명령을 해독한 후, 상기 프로그램에 따라 실행하기 위한 시피유(CPU);

상기 시피유(CPU)에 포함된 열센서부에서 출력된 전압(Vbe)을 미리 지정된 방식에 따라 처리한 후, 상기 처리된 전압을 입력 전압(Vd)으로 하여, 상기 입력 전압(Vd)에 상응하는 출력 전압(Vo)으로 변환하여 상기 냉각팬에 출력하여, 상기 냉각팬의 속도를 제어하기 위한 냉각팬 제어부; 및

일단이 미리 설정된 전원(Vcc)이 연결되며, 타단이 상기 냉각팬 제어부의 출력으로 연결되며, 상기 전원(Vcc)에서 상기 출력전압(Vo)을 감한 전압(Vfan)으로 동작하기 위한 냉각팬

을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각팬 제어 장치.
상기 제6항에 있어서,

상기 냉각팬 제어부는

상기 열센서부의 온도 계수를 판단한 후, 판단결과, 정(+)의 온도계수(PTC:Positive thermal coefficient)인 경우, 상기 냉각팬 속도를 제어하기 위한 제1 블록 제어부 및 부(-)의 온도계수(NTC:Negative thermal coefficient)인 경우, 상기 냉각팬의 속도를 제어하기 위한 제2 블록 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각팬 제어 장치.
상기 제7항에 있어서,

상기 제1 블록 제어부는

수학식
에 의한 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 냉각팬 제어 장치-여기서, 상기 R1 및 R2는 상기 제1 블록 제어부에 포함된 선형 증폭기의 반전 단자에 병렬로 연결된 저항이며, 상기 R1의 타단은 그라운드에 연결되고, 상기 R2의 타단은 상기 선형 증폭기의 출력단에 결되고, 상기 Ra 및 Rb는 상기 선형 증폭기의 비반전 단자에 병렬로 연결되며, 상기 Ra의 타단은 상기 전원(Vcc)에 연결되고, 상기 Rb의 타단은 상기 입력 전압(Vd)에 연결됨-.
상기 제7항에 있어서,

상기 제2 블록 제어부는 수학식
에 의한 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 냉각팬 제어 장치.