TW201502737A - 電子裝置的溫度控制裝置及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供了一種電子裝置的溫度控制裝置，所述溫度控制裝置與一待測電子裝置以及一風扇模組連接，該溫度控制裝置包括一初始狀態資訊獲取模組、一即時狀態資訊獲取模組、一存儲模組、一判斷模組、一溫度計算模組以及一風扇控制模組，該待測電子裝置包括至少一個檢測二極體。所述溫度控制裝置通過檢測二極體的狀態資訊檢測該檢測二極體的環境溫度，進而控制所述待測電子裝置的工作溫度。本發明還提供了一種溫度控制方法。

Description

電子裝置的溫度控制裝置及其方法

本發明涉及一種溫度控制裝置及其方法，尤其涉及一種對電子裝置的溫度進行檢測並控制的裝置及其方法。

隨著電子產品的大量出現，人們也越來越多的使用電子產品，並享受這些電子產品帶給生活的便利。但是，電子產品在使用中存在發熱的問題，不但給產品和用戶的安全帶來威脅，更重要的是過量的發熱會影響電子產品的性能，導致用戶體驗度不佳，因此必須對電子產品的發熱量進行控制。電子產品的發熱來自產品內部線路的發熱，一般電子產品常會使用風扇控制模組來控制線路的溫度，因而必須使用專用的溫度感測器來對溫度進行監控。在實際需求上，有時因為不需對溫度做太精準的控制，所以感測器的精準度不用太高，但為了全面的監控線路溫度，感測器勢必是越多越好。基於產品成本上的考慮，感測器數量越多，相對零件成本越高，不利於降低生產成本。

有鑒於此，有必要提供一種不使用專用的溫度感測器對溫度進行檢測和控制的裝置及其方法。

本發明提供了一種電子裝置的溫度控制裝置，所述溫度控制裝置與一待測電子裝置以及一風扇模組連接，該待測電子裝置包括至少一個檢測二極體，該溫度控制裝置包括：

一判斷模組，用於判斷所述檢測二極體的負極電壓是否低於一預設電壓值；

一溫度計算模組，用於在所述判斷模組確定檢測二極體的負極電壓不低於一預設電壓值時，計算該檢測二極體的環境溫度變化量，以及

一風扇控制模組，用於根據所述溫度計算模組計算出的檢測二極體的環境溫度變化量確定所述風扇模組中多個風扇的轉速變化量。

本發明還提供了一種電子裝置的溫度控制方法，該方法包括：

a)，獲取一檢測二極體的負極電壓並判斷該檢測二極體的負極電壓是否低於一預設電壓值，若低於，則進入步驟d)；若不低於，則進入步驟b)；

b)，在所述檢測二極體的負極電壓不低於所述預設電壓值時，計算所述檢測二極體的即時環境溫度變化量；

c)，確定一風扇模組中多個風扇的即時轉速變化量，並發送一控制命令控制該多個風扇的即時轉速變化量；或

d)，在所述檢測二極體的負極電壓低於所述預設電壓值時，發送一風扇全速運轉的控制命令控制該多個風扇全速運轉。

本發明之一種電子裝置的溫度控制裝置及其方法，使用一待測電子裝置中的二極體做為檢測二極體，對該待測電子裝置的溫度進行監控，不但解決了該待測電子裝置的溫度控制問題，而且節約了因大量使用溫度感測器產生的成本，在實際生產中有很大的應用價值。

100‧‧‧溫度控制裝置

10‧‧‧待測電子裝置

11‧‧‧檢測二極體

20‧‧‧初始狀態資訊獲取模組

30‧‧‧即時狀態資訊獲取模組

40‧‧‧存儲模組

401‧‧‧溫度轉速對照表

402‧‧‧溫度轉速變化量對照表

50‧‧‧判斷模組

60‧‧‧溫度計算模組

70‧‧‧風扇控制模組

80‧‧‧風扇模組

S10~S15、S20~S28‧‧‧步驟

圖1為本發明一實施方式的系統模組圖。

圖2為本發明一實施方式的方法步驟流程圖。

圖3為本發明一範例中利用的溫度轉速對照表示意圖。

圖4為本發明另一實施方式的方法步驟圖。

圖5為本發明一範例中利用的溫度轉速變化量對照表示意圖。

下面將結合圖式，對本發明作進一步的詳細說明。

請參閱圖1，本發明提供了一種電子裝置的溫度控制裝置100，所述溫度控制裝置100與一待測電子裝置10以及一風扇模組80連接，該溫度控制裝置100包括一初始狀態資訊獲取模組20、一即時狀態資訊獲取模組30、一存儲模組40、一判斷模組50、一溫度計算模組60以及一風扇控制模組70，該待測電子裝置10還包括至少一個檢測二極體11，該風扇模組80中包含多個風扇。在本實施方式中，該溫度控制裝置100為一具有多功能模組的控制裝置，例如FPGA（現場可編程閘陣列）、CPLD（複雜可編程邏輯器件）和MCU（微控制器）等。

所述檢測二極體11原本為該待測電子裝置10中的元件，本發明實施方式中，利用電子裝置10內原本就存在的二極體作為檢測二極體11，由於該檢測二極體11的環境溫度即為該待測電子裝置10的工作溫度，所以測量該檢測二極體11的環境溫度即可得知該待測電子裝置10的工作溫度。在本實施方式中，所述檢測二極體11為常高邏輯電壓的二極體，即正常工作狀態下該檢測二極體11正負極均處於相對的高電壓狀態，而當該待測電子裝置10存在異常時，該檢測二極體11的負極處於相對的低電壓的狀態。

所述初始狀態資訊獲取模組20用於獲取所述檢測二極體11的初始狀態資訊。該初始狀態資訊包括該檢測二極體11的初始順向偏壓、初始PN結溫度，在一些實施方式中，該初始狀態資訊還包括該檢測二極體11的初始負極電壓。在一實施方式中，所述檢測二極體11的初始狀態資訊預存於存儲模組40中，該初始狀態資訊獲取模組20從所述存儲模組40中存儲的的資訊來獲取檢測二極體11的初始狀態資訊。在另一實施方式中，該初始狀態資訊獲取模組20通過檢測該檢測二極體11的狀態獲取其初始狀態資訊。

所述即時狀態資訊獲取模組30用於每隔一段時間獲取所述檢測二極體11的即時狀態資訊。該即時狀態資訊包括該檢測二極體11的即時順向偏壓、即時PN結溫度、即時負極電壓等。

一種實施方式中，所述存儲模組40用於存儲所述檢測二極體11的初始狀態資訊，以及所述檢測二極體11的溫度係數K、封裝熱阻Rthja、工作電流I以及一預設電壓值U。在另一種實施方式中，所述存儲模組40未存儲所述檢測二極體11的初始狀態資訊，但存儲了所述檢測二極體11的溫度係數K、封裝熱阻Rthja、工作電流I以及一預設電壓值U。

所述判斷模組50用於根據所述預設電壓值U判斷所述檢測二極體11的負極電壓是否低於該預設電壓值U。所述檢測二極體11的負極電壓可以是檢測到的初始負極電壓以及即時負極電壓。

所述溫度計算模組60根據所述檢測二極體11的即時狀態資訊，以及溫度係數K和封裝熱阻Rthja計算該檢測二極體11的環境溫度，即所述待測電子裝置10的工作溫度。

所述風扇控制模組70則根據所述溫度計算模組60計算出的檢測二極體11的環境溫度確定所述風扇模組80中多個風扇的轉速。

請參閱圖2，為本發明一實施方式中用於所述溫度控制裝置100上的控制所述待測電子裝置10溫度的溫度控制方法，該溫度控制方法包括以下步驟：

步驟S10，初始狀態資訊獲取模組20獲取所述檢測二極體11的初始狀態資訊。該初始狀態資訊包括該檢測二極體11的初始順向偏壓、初始PN結溫度或者另還包括該檢測二極體11的初始負極電壓等。

具體地，在本實施方式中，在待測電子裝置10和所述溫度控制裝置100啟動後，由所述初始狀態資訊獲取模組20從存儲模組40讀取該檢測二極體11的初始順向偏壓Vf_ini和初始PN結溫度Tj_ini。

步驟S11，即時狀態資訊獲取模組30獲取所述檢測二極體11的即時狀態資訊。該即時狀態資訊包括該檢測二極體11的即時順向偏壓Vf以及即時負極電壓Uf。在本實施方式中，所述即時狀態資訊獲取模組30每隔一個時間間隔t1讀取一次即時順向偏壓Vf和即時負極電壓Uf。

步驟S12，判斷模組50根據所述檢測二極體11的即時負極電壓Uf判斷待測電子裝置10的狀態是否正常，若不正常，進入步驟S15；若正常，進入步驟S13。

具體地，在本實施方式中，所述存儲模組40中存儲有一預設電壓值U，該判斷模組50根據該預設電壓值U判斷所述檢測二極體11的即時負極電壓Uf是否低於該預設電壓值U。若低於，說明所述待測電子裝置10的狀態存在異常；若不低於，說明該待測電子裝置10的狀態正常。

步驟S13，溫度計算模組60根據所述檢測二極體的初始狀態資訊以及即時狀態資訊計算該檢測二極體11的即時環境溫度。

具體地，在本實施方式中，所述存儲模組40中還存儲有該檢測二極體11的溫度係數K、封轉熱阻Rthja和工作電流I。

所述溫度計算模組60首先根據該檢測二極體11的初始順向偏壓Vf_ini、即時順向偏壓Vf、溫度係數K以及公式ΔTj=（Vf-Vf_ini）/K計算出與該檢測二極體11從初始順向偏壓Vf­_ini變化到即時順向偏壓Vf的電壓變化對應的該檢測二極體11內部PN結的溫度變化量ΔTj。

然後根據初始PN結溫度Tj_ini以及公式Tj=Tj_ini+ΔTj計算出該檢測二極體11的即時PN結溫度Tj。

接著，根據該檢測二極體11的即時順向偏壓Vf和工作電流I計算出即時功耗PD。在所述電測電子器件10中，該工作電流I為一固定值。

最後，根據封裝熱阻Rthja和即時功耗PD以及公式Ta=Tj-Rthja*PD計算出該檢測二極體11的即時環境溫度Ta。由於該檢測二極體11的PN結外覆蓋有封裝材料，所以需要根據封裝材料的熱阻Rthja計算出該檢測二極體11封裝材料外的即時環境溫度Ta。

步驟S14，風扇控制模組70根據所述溫度計算模組60計算出的即時環境溫度確定所述風扇模組80中多個風扇的即時轉速，流程結束。

具體地，所述存儲模組40中還存儲有一溫度轉速對照表401，如圖3所示，該溫度轉速對照表401中記載了所述檢測二極體11的即時環境溫度Ta和風扇模組80中多個風扇轉速的對應關係，在圖3給出的範例中，當即時環境溫度Ta為50℃時，風扇模組80中風扇的轉速為3000轉每分鐘；當即時環境溫度Ta為55℃時，風扇模組80中風扇的轉速為3250轉每分鐘。所述風扇控制模組70根據該溫度轉速對照表401和所述溫度計算模組60計算出的即時環境溫度Ta確定所述風扇模組80中多個風扇的即時轉速，生成一含有該即時轉速的控制命令，並將該控制命令發送至風扇模組80。

步驟S15，所述風扇控制模組70向風扇模組80發送一全速運轉的控制命令，所述風扇模組70接收到該風扇控制模組60發送的控制命令後，根據該控制命令運行，流程結束。

請參閱圖4，為本發明另一實施方式中用於所述溫度控制裝置100上的控制所述待測電子裝置10溫度的溫度控制方法，該溫度控制方法包括以下步驟：

步驟S20，初始狀態資訊獲取模組20獲取所述檢測二極體11的初始狀態資訊。該初始狀態資訊包括該檢測二極體11的初始順向偏壓、初始PN結溫度和初始負極電壓等。本實施方式中，所述初始狀態資訊獲取模組20獲得所述檢測二極體11的即時檢測的初始狀態資訊。

步驟S21，判斷模組50根據所述檢測二極體11的初始負極電壓Uf_ini判斷所述待測電子裝置10的狀態是否正常，若不正常，進入步驟S28；若正常，進入步驟S22。

具體地，在本實施方式中，所述存儲模組40中存儲有一預設電壓值U，該判斷模組50根據該預設電壓值U判斷所述檢測二極體11的初始負極電壓Uf_ini是否低於該預設電壓值U。若低於，說明所述待測電子裝置10的狀態存在異常；若不低於，說明該待測電子裝置10的狀態正常。

步驟S22，溫度計算模組60根據所述檢測二極體11的初始狀態資訊計算該檢測二極體11的初始環境溫度。

具體地，在本實施方式中，所述存儲模組40還存儲有該檢測二極體11的封裝熱阻Rthja以及工作電流I。

所述溫度計算模組60首先根據所述存儲模組40中存儲的初始順向偏壓Vf_ini、工作電流I以及公式PD_ini=Vf_ini*I計算出該檢測二極體11的初始功耗PD_ini。

然後，該溫度計算模組60根據初始功耗PD_ini、初始PN結溫度Tj_ini、封裝熱阻Rthja以及公式Ta_ini=Tj_ini-Rthja*PD_ini計算出該檢測二極體11的初始環境溫度Ta_ini。

步驟S23，風扇控制模組70根據所述溫度計算模組60計算出的初始環境溫度確定所述風扇模組80中多個風扇的初始轉速。

具體地，所述存儲模組40中還存儲有一溫度轉速對照表401，如圖3所示，該溫度轉速對照表401中記載了所述檢測二極體11的初始環境溫度Ta_ini和風扇模組80中多個風扇轉速的對應關係，在圖3給出的範例中，當初始環境溫度Ta_ini為50℃時，風扇模組80中風扇的轉速為3000轉每分鐘；當初始環境溫度Ta_ini為55℃時，風扇模組80中風扇的轉速為3250轉每分鐘。該風扇控制模組70根據該溫度轉速對照表401以及初始環境溫度Ta_ini確定所述風扇模組80中多個風扇的初始轉速，生成一含有該初始轉速的控制命令，並將該控制命令發送至風扇模組80。

步驟S24，存儲模組40存儲由即時狀態資訊獲取模組30讀取所述檢測二極體11的即時狀態資訊。該即時狀態資訊包括所述該檢測二極體11的即時負極電壓和最後一次以及前一次的即時順向偏壓。

具體地，在本實施方式中，所述存儲模組40每隔一個時間間隔t2存儲一次即時順向偏壓Vf和即時負極電壓Uf，並由所述即時狀態資訊獲取模組30讀取該即時順向偏壓Vf和即時負極電壓Uf。若經過了n*t2的時間，該存儲模組40存儲該檢測二極體11的第n次即時順向偏壓Vf_n 以及第n-1次即時順向偏壓Vf_n-1 。例如，經過1*t2的時間，存儲模組40存儲檢測二極體11的初始順向偏壓Vf_ini和第1次的即時順向偏壓Vf₁ ；經過2*t2的時間，存儲模組40只存儲第1次的即時順向偏壓Vf₁ 和第2次的即時順向偏壓Vf₂ 。

步驟S25，判斷模組50根據所述檢測二極體11的即時負極電壓Uf判斷待測電子器件10的狀態，若狀態不正常，進入步驟S28；若正常，進入步驟S26。

具體地，判斷模組50根據所述存儲模組40中存儲的預設電壓值U判斷所述檢測二極體11的即時負極電壓Uf是否低於該預設電壓值U。若低於，說明所述待測電子裝置10的狀態存在異常；若不低於，說明該待測電子裝置10的狀態正常。

步驟S26，溫度計算模組60根據所述檢測二極體11的即時狀態資訊計算該檢測二極體11的環境溫度變化量ΔTa。

具體地，在本實施方式中，所述存儲模組40中還存儲有該檢測二極體的溫度係數K。

該溫度計算模組60首先根據檢測二極體11的第n-1次即時順向偏壓Vf_n-1 、第n次即時順向偏壓Vf_n 、溫度係數K以及公式ΔTj=（Vf_n - Vf_n-1 ）/K計算出與該檢測二極體11從第n-1次即時順向偏壓Vf_n-1 變化到第n次即時順向偏壓Vf_n 的電壓變化對應的該檢測二極體11內部PN結的溫度變化量ΔTj。

然後，根據該檢測二極體11的第n次即時順向偏壓Vf_n 和工作電流I計算出第n即時功耗PD_n 。在所述電測電子器件10中，該工作電流I為一固定值。

最後，根據封裝熱阻Rthja、第n即時功耗PD_n 和PN結溫度變化量ΔTj以及公式ΔTa=ΔTj-Rthja*PD_n 計算出該檢測二極體11的環境溫度變化量ΔTa。由於該檢測二極體11的PN結外覆蓋有封裝材料，所以需要根據封裝材料的熱阻Rthja計算出該檢測二極體11封裝材料外的環境溫度變化量ΔTa。

步驟S27，風扇控制模組70根據所述溫度計算模組60計算出的環境溫度變化量確定所述風扇模組80中多個風扇的轉速變化量，流程結束。

具體地，所述存儲模組40中還存儲有一溫度轉速變化量對照表402，如圖5所示，該溫度轉速變化量對照表402中記載了所述檢測二極體11的環境溫度變化量ΔTa和風扇模組80中多個風扇轉速變化量的對應關係，在圖5給出的範例中，當環境溫度變化量ΔTa為+1℃時，風扇模組80中風扇的轉速變化量為+50轉每分鐘，即當檢測二極體11的環境溫度升高1℃，風扇的轉速提高50轉每分鐘；當環境溫度變化量ΔTa為-5℃時，風扇模組80中風扇的轉速變化量為-250轉每分鐘，即當檢測二極體11的環境溫度降低5℃，風扇的轉速降低250轉每分鐘。所述風扇控制模組70根據溫度轉速變化量對照表402和所述溫度計算模組60計算出的環境溫度變化量ΔTa確定所述風扇模組80中多個風扇的轉速變化量，生成一含有該轉速變化量的控制命令，並將該控制命令發送至風扇模組80。

步驟S28，所述風扇控制模組70向風扇模組80發送一全速運轉的控制命令，所述風扇模組70接收到該風扇控制模組60發送的控制命令後，根據該控制命令運行，流程結束。

本發明之電子裝置的溫度控制裝置及其方法，通過使用待測電子裝置中的二極體做為檢測二極體進行溫度監測，並由溫度控制裝置檢測並控制檢測二極體的環境溫度，進而達到控制待測電子裝置工作溫度的目的。本發明在保證待測電子裝置正常工作的前提下，不使用專用的溫度感測器，節省了因大量使用溫度感測器產生的成本，在工業生產中有很大的應用價值。

本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍之內，對以上實施方式所作的適當改變和變化都落在本發明要求保護的範圍之內。

無

100‧‧‧溫度控制裝置

10‧‧‧待測電子裝置

11‧‧‧檢測二極體

20‧‧‧初始狀態資訊獲取模組

30‧‧‧即時狀態資訊獲取模組

40‧‧‧存儲模組

50‧‧‧判斷模組

60‧‧‧溫度計算模組

70‧‧‧風扇控制模組

80‧‧‧風扇模組

Claims (10)

1. 一種電子裝置的溫度控制裝置，所述溫度控制裝置與一待測電子裝置以及一風扇模組連接，該待測電子裝置包括至少一個檢測二極體，其改良在於，該溫度控制裝置包括：
   一判斷模組，用於判斷所述檢測二極體的負極電壓是否低於一預設電壓值；
   一溫度計算模組，用於在所述判斷模組確定檢測二極體的負極電壓不低於一預設電壓值時，計算該檢測二極體的環境溫度變化量，以及
   一風扇控制模組，用於根據所述溫度計算模組計算出的檢測二極體的環境溫度變化量確定所述風扇模組中多個風扇的轉速變化量。
2. 如申請專利範圍第1項所述的溫度控制裝置，其中，所述溫度控制裝置還包括：
   一初始狀態資訊獲取模組，用於獲取所述檢測二極體的初始狀態資訊；
   一即時狀態資訊獲取模組，用於獲取所述檢測二極體的即時狀態資訊，以及
   一存儲模組，用於存儲所述讀取模組讀取到的初始狀態資訊及即時狀態資訊。
3. 如申請專利範圍第2項所述的溫度控制裝置，其中，所述初始狀態資訊為預先存儲於所述存儲模組中存儲的資訊，包括所述檢測二極體的初始順向偏壓以及初始PN結溫度。
4. 如申請專利範圍第2項所述的溫度控制裝置，其中，所述初始狀態資訊為所述電子裝置開機後檢測所述檢測二極體獲得的資訊，包括所述檢測二極體的初始順向偏壓、初始PN結溫度及初始負極電壓。
5. 如申請專利範圍第3項或者第4項所述的溫度控制裝置，其中，所述存儲模組還用於存儲檢測二極體的溫度係數、封裝熱阻以及工作電流，所述檢測二極體的溫度係數、封裝熱阻以及工作電流為定值，所述溫度計算模組利用檢測二極體的溫度係數、封裝熱阻、工作電流以及檢測二極體的即時狀態資訊計算獲得該檢測二極體的環境溫度變化量。
6. 如申請專利範圍第1項所述的溫度控制裝置，其中，所述溫度控制裝置包括一溫度轉速對照表存儲於該溫度控制裝置內，該溫度轉速對照表用於記載所述檢測二極體的即時環境溫度和一風扇模組中多個風扇轉速的對應關係。
7. 如申請專利範圍第1項所述的溫度控制裝置，其中，所述溫度控制裝置還包括一溫度轉速變化量對照表存儲於該溫度控制裝置內，該溫度轉速變化量對照表用於記載所述檢測二極體的環境溫度變化量和一風扇模組中多個風扇轉速變化量的對應關係。
8. 如申請專利範圍第1項所述的溫度控制裝置，其中，所述風扇控制模組還用於在所述判斷模組判斷所述檢測二極體的負極電壓低於所述預設值時，向風扇模組發送一全速運轉的控制命令，控制所述風扇模組中多個風扇全速運轉。
9. 一種電子裝置的溫度控制方法，其改良在於，該方法包括：
   a)，獲取一檢測二極體的負極電壓並判斷該檢測二極體的負極電壓是否低於一預設電壓值，若低於，則進入步驟d)；若不低於，則進入步驟b)；
   b)，在所述檢測二極體的負極電壓不低於所述預設電壓值時，計算所述檢測二極體的即時環境溫度變化量；
   c)，確定一風扇模組中多個風扇的即時轉速變化量，並發送一控制命令控制該多個風扇的即時轉速變化量；或
   d)，在所述檢測二極體的負極電壓低於所述預設電壓值時，發送一風扇全速運轉的控制命令控制該多個風扇全速運轉。
10. 如申請專利範圍第9項所述的溫度控制方法，其中，計算所述檢測二極體的即時環境溫度還包括步驟：
    e)，即時檢測所述檢測二極體的即時順向偏壓；
    f)，存儲所述檢測二極體的最後一次即時順向偏壓以及前一次的即時順向偏壓，及
    g)，根據所述存儲的檢測二極體的最後一次即時順向偏壓以及前一次的即時順向偏壓計算該檢測二極體的環境溫度變化量。