KR20020096054A - 초저소음 컴퓨터 냉각팬 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컴퓨터의 냉각장치로서 컴퓨터 내부의 발열에 따른 온도를 감지하여 냉각팬의 회전속도를 조절하도록 한 온도검출에 의한 제어방법과 제어회로에 관한 것으로서, 일정온도(T2) 이상일 경우 냉각팬은 정격속도(S2)로 회전하고 특정온도(T1) 이하일 경우는 저속(S1)으로 회전하여 냉각팬의 소음을 극소화 시키면서 컴퓨터의 열적 안정성을 유지시켜주는 효과를 얻을 수 있다.

Description

초저소음 컴퓨터 냉각팬 제어 방법 { LOW NOISE COMPUTER FAN CONTROL METHOD}

본 발명은 컴퓨터의 냉각장치로서 컴퓨터 내부의 발열에 따른 온도를 감지하여 컴퓨터 냉각팬의 회전속도를 조절하여 저소음 환경을 구축하도록 한 온도검출에 의한 속도제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각팬의 구동을 저소음으로 하면서 컴퓨터의 내부를 냉각시키는 냉각팬의 제어방법과 제어회로에 관 한 것이다.

일반적으로 냉각팬은 컴퓨터에서 정격전압으로 구동되며 이 때의 팬은 케이스에 장착되어 있기 때문에 케이스 면에서의 유체저항이 커져 정격속도에서는 케이스까지도 진동시키는 소음을 심하게 내게 된다. 또는 12V 용 팬을 5V에 연결하여 저소음모드(Low Noise Mode)로 사용하는 경우가 있으나 풍량이 적고 냉각효과가 떨어지는 단점을 갖고 있다.

컴퓨터는 갈수록 고속화가 되고, 이에 따라 중앙처리장치(CPU)의 전력소모만해도 486급의 1W에서 펜티엄4급의 30W이상이 되었고, 주변 칩셋의 전력소모도 동작주파수가 486급의 33MHz에서 펜티엄4급의 400MHz로 증가함에 따라 크게 증가 하였다. 특히, 펜티엄4를 장착한 컴퓨터부터는 300W급이상의 파워서플라이를 요구 할 정도로 전력소모는 커지고 있으므로 냉각팬은 컴퓨터에서 필수 부품이 되었다.

그러나,컴퓨터의 전력소모는 항상 일정한 것이 아니고, 부하에 비례하여 부하가 많을수록 전력소모가 큰 특성을 가지고 있다. 즉, 컴퓨터를 켜 놓고 단순한 문서작업이나 채팅, 파일전송, 음악감상, 웹서핑(web surfing)등을 할 경우는 중앙 처리 장치 (CPU)의 10%이하만 이용할 뿐이고, 비디오시디등의 동영상을 볼 때도 20%이하의 부하가 걸리며, 동영상편집이나 삼차원 게임시에나 100%가까운 부하가 걸린다. 즉, 대부분의 경우는 20%이하의 부하이므로 100%에 맞추어진 냉각팬의 냉각효과는 과잉의 상태이다. 에어콘이 가동중인 사무실이나 겨울이나 봄과 가을의 기온이 낮은 시기에는 불필요한 과잉 소음을 유발하게 되며, 특히 주위 온도가 낮고 조용한 밤에는 컴퓨터의 냉각팬 소음은 심각해진다. 기존의 냉각팬회로(도 1 의 <1>) 는 이러한 과잉소음을 일으키는 문제점이 있다.

또한, 저항이나 직렬전원장치(Series Regulator)를 이용하는 도 1의 <2>와 같은 경우는 소음은 작으나 효율이 떨어지고 저항이나 트랜지스터의 발열이 크게되며 주위온도가 높을 때 풍량이 적어 필요한 냉각효과를 얻을 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 컴퓨터 내부의 온도를 감지하여 온도가 일정치를 넘으면 팬을 정격속도로 회전시켜 충분한 냉각을 하고 , 컴퓨터 내부의 온도가 특정치보나 낮게 냉각되면 저속으로 냉각팬을 회전시켜 저소음으로 냉각팬을 구동시키는 제어방법과 제어회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 냉각방식의 회로도,

도 2는 본 발명에 따른 냉각팬 구동 방식을 나타낸 도표,

도 3은 본 발명의 블록도이고,

도 4는 본 발명의 직렬버스 인터페이스(Serial Bus Interface) 를 갖는 블록도이고,

도 5는 본 발명에 따른 냉각팬 구동 방법의 실시예로 나타낸 회로도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

T1 : 특정온도

T2 : 일정온도

S1 : 저속

S2 : 정격속도

R1 ~ R12 : 저항

D,D1 ~ D5 : 다이오드

VR1 : 가변저항

RT1 : 서미스터

C,C1 ~ C4 : 콘덴서

Q1,Q2 : 바이폴라 트랜지스터

M,M1 : 모스 트랜지스터

L1 : 인덕터

U1,U2 : 비교기

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초저소음 냉각팬 구동 제어 방법은 도 2에 도시한 바와 같이 온도가 일정온도 T2를 넘으면 팬의 속도는 S2로 회전하게 되고 온도가 특정온도 T1아래로 내려가면 팬의 속도를 S1으로 저속회전 시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 제어 방법에 있어서 도2에 보인바와 같이 이력(履歷)특성을 갖게하여 저소음상태와 고소음상태의 빈번한 전환을 막는 것을 특징으로한다.

도 3는 본 발명에 따른 초저소음냉각팬 제어장치를 도시한 것으로써, 펄스폭제어기와 이 발진기를 제어하는 온도검출기와 비교기 그리고 트랜지스터(M)와 다이오드(D), 콘덴서(C)와 인덕터(L)로 구성되어 팬을 제어하고 있다. 비교기는 온도검출기의 출력을 받아 펄스폭제어기로 신호를 보낸다. 펄스폭제어기는 비교기의 입력을받아 온도가 낮을경우는 펄스폭을 저속설정된 값으로 내보내고 온도가 높을 경우는 트랜지스터 M 을 온(ON)시켜서 팬이 정격의 출력을 내게 제어한다. 인덕터 L 과 콘덴서 C 는 저역필터로 스위칭에의한 고주파 리플(Ripple)을 억제하고, 다이오드 D는 환류(Freewheeling) 경로를 제공한다.

도 4는 본 발명에 따른 초저소음냉각팬 제어장치를 직렬버스를 통하여 저속설정과 온도설정을 디지털로 제어 하도록 하고 온도검출기와 비교기 그리고 트랜지스터(M)와 다이오드(D), 콘덴서(C)와 인덕터(L)로 구성되어 팬을 제어하고 있다. 컴퓨터에서 프로그램으로 팬제어장치를 설정하도록 하는 기능을 제공한다.

도 5는 본 발명의 한 실시 예로써, 저항 R1~R12, 가변저항 VR1, 콘덴서 C1~C4,비교기 U1~U2, 다이오드 D1~D5, 바이폴라 트랜지스터 Q1~Q2, 모스트랜지스터 M1, 인덕터 L1, 서미스터 RT1으로 구성되어 있다. 각 구성의 역할을 설명하면 다음과 같다.

먼저, D1과 L1,C4,M1은 도 3의 D와 L,C,M과 각기 같은 역할을 한다. R7과 R4는 비교기의 풀업(Pull-up)용이고, VR1은 저속설정용 가변저항이며, RT1은 서미스터로 온도를 검출한다. D4와 C3는 온도가 낮은상태에서 전원이 켜질때 팬의 초기기동력을 제공하기 위한 것이고, R11과 R12는 비교기의 기준전압을 저항분배로 만든다. R1과 R2 ,R3,R4,D2,D3,VR1,R5,C1,Q1,Q2,U1은 펄스폭가변발진기를 구성한다. R6는 Q1과 Q2에 흐르는 순간전류를 제한한다. C2는 온도센서와 회로의 잡음에의한 오동작을 억제하기 위한 콘덴서이다. R7과 R8,R9,R10은 RT1의 온도센서가 동작하는 온도 (T1 ,T2)를 설정하는 저항이다. U2는 온도를 비교하는 비교기이고 출력은 D4를 통하여 펄스폭가변 발진기를 발진가능 또는 발진정지시키는 역할을 한다. 즉,온도가 일정값(T2)보다 높으면 발진을 정지시키고 M1을 도통시켜서 팬에 정격전압을 가한다. 또한, 온도가 특정값(T1)보다 낮으면 펄스폭가변 발진기를 동작시켜 팬구동전압을 내린다.

이상과 같이, 본 발명은 컴퓨터의 내부 온도가 낮을 경우 냉각팬을 저속으로 동작시켜 소음발생을 최소화하고 내부온도가 일정값을 넘으면 정격속도로 냉각팬을 작동시켜서 충분히 컴퓨터를 냉각시킴으로써, 컴퓨터의 불필요한 소음을 감소시키는 동시에 충분한 냉각을 시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (13)

1. 컴퓨터 및 전자기기의 소음을 줄이는 목적으로 중앙처리장치(CPU)의 온도가 특정값이하로 내려갈 때 냉각팬을 정지 또는 정격보다 낮은 속도로 제어하는 방법.
2. 컴퓨터 및 전자기기의 소음을 줄이는 목적으로 하드디스크드라이브(HDD: Hard Disk Drive )의 온도가 특정값이하로 내려갈 때 냉각팬을 정지 또는 정격보다 낮은 속도로 제어하는 방법.
3. 컴퓨터 및 전자기기의 소음을 줄이는 목적으로 그래픽칩(Graphic Chip : VGA Controller) 의 온도가 특정값이하로 내려갈 때 그래픽카드(Graphic Card)의 냉각팬을 정지 또는 정격보다 낮은 속도로 제어하는 방법.
4. 컴퓨터 및 전자기기의 소음을 줄이는 목적으로 전원부(Power Supply) 내부의 온도가 특정값이하로 내려갈 때 전원부의 냉각팬을 정격보다 낮은 속도로 제어하는 방법.
5. 컴퓨터 및 전자기기의 소음을 줄이는 목적으로 케이스(Case) 내부의 온도가 특정값이하로 내려갈 때 케이스 냉각팬을 정지 또는 정격보다 낮은 속도로 제어하는 방법.
6. 청구항 1 ~ 5에서 펄스폭변조(PWM) 제어를 이용하여 팬의 전압을 조절함으로써 고효율로 팬의 속도를 제어하는 방법.
7. 청구항 5에서의 냉각팬 제어를 개별적이 아닌 중앙집중식으로 한개의 제어기가 다수의 냉각팬을 제어하는 방법.
8. 청구항 1 ~ 5에서의 낮은 속도를 소음정도에 따라 사용자가 조정할 수 있는 방법.
9. 컴퓨터의 냉각팬을 구동함에 있어서 도2의 제어방식에 따라 온도가 일정값(T2)이상으로 올라가면 정격속도(S2)로 팬을 구동하고 온도가 특정값(T1)이하로 내려오면 저속(S1)으로 제어하는 방법.
10. 온도검출기와, 비교기와 ,펄스폭제어기와, 트랜지스터(M)와, 다이오드(D)와, 인덕터(L)와, 콘덴서(C)로 된 온도에 따른 속도조절기능을 구비한 냉각팬의 구동회로.
11. 제 10항에 있어서, 펄스폭제어기는, 저항(R1),(R2),(R3),(R4),(R5),펄스폭을 정하기위한 가변저항 (VR1) ,발진을 위한 콘덴서 (C1) ,발진주파수를 일정하게 하면서펄스폭을 조절하기위한 다이오드 (D2),(D3),비교기의 출력에 따라 발진을 중단시키고 팬에 정격전압을 걸어주기 위한(D4), 트랜지스터 (Q1),(Q2) 로 이루어진 것을 특징으로 하는 온도에 따른 속도조절기능을 구비한 냉각팬의 구동회로.
12. 제 10항에 있어서, 비교기는 , 저항(R7),(R8),(R9),(R10),(R11),(R12)로 이루어져 비교기의 온도설정을 하는 것을 특징으로 하는 온도에 따른 속도조절기능을 구비한 냉각팬의 구동회로.
13. 제 1 ~ 5항에 있어서 온도설정이나 팬의 속도 설정을 직렬버스를 통하여 디지털로 하는 방법.