TW201925631A - 風扇控制方法 - Google Patents

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Abstract

一種風扇控制方法包括:判斷一處理器的一處理器功率負載值是否大於一負載門檻值;判斷一處理器的一處理器溫度是否不大於於一溫度門檻值;依據該負載判斷結果與該溫度判斷結果對應選取一組PID係數,該PID係數包括一比例係數與一對應的積分係數;獲取該處理器的一溫差值,並依據該溫差值與該組PID係數產生一第一脈波寬度調變值;以及接收該主機板上的至少一電子元件的一工作溫度計算產生一第二脈波寬度調變值,將該第一脈波寬度調變值與該複數個第二脈波寬度調變值對比並獲取其中之最大值以產生一風扇控制信號以控制該風扇運行。

Description

風扇控制方法
本發明係關於一種風扇控制方法,特別是一種適應性的風扇控制方法。
傳統風扇控速策略常採用一般的比例積分微分(proportion integration differentiation, PID)控速或是線性控速。但是,一般的比例積分微分控速在系統元件功耗變化劇烈的時候不能即時地響應,容易造成元件瞬間溫度過高;而對於線性控速來說,線性控速這種控制方式的適用性較差,且容易浪費功耗。
本發明在於提供一種風扇控制方法,以克服以往的比例積分微分控速與線性控速的缺點。
本發明揭露了一種風扇控制方法。所述的風扇控制方法適用於一主機板。該主機板設置有一處理器且電性連接一風扇以對該主機板進行散熱。此風扇控制方法包括:判斷該處理器的一處理器功率負載值 是否大於一負載門檻值 ,並據以產生一負載判斷結果;判斷該處理器的一處理器溫度 是否不大於於一溫度門檻值,並據以產生一溫度判斷結果; 依據該負載判斷結果與該溫度判斷結果對應選取一組PID係數,該PID係數包括一比例係數與一對應的積分係數;獲取該處理器的一溫差值,並依據該溫差值與該組PID係數產生一第一脈波寬度調變值 ;以及接收該主機板上的至少一電子元件的一工作溫度計算產生一第二脈波寬度調變值 ,將該第一脈波寬度調變值與該複數個第二脈波寬度調變值對比並獲取其中之最大值以產生一風扇控制信號以控制該風扇運行。
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理,並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點,其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施,且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式,任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點,但非以任何觀點限制本發明之範疇。
請參照圖1,圖1係為根據本發明一實施例所繪示之風扇控制方法的步驟流程圖。本發明提供了一種風扇控制方法,此風扇控制方法適用於一主機板。此主機板設置有一處理器,且此主機板電性連接一風扇以對主機板進行散熱。本發明所提供的風扇控制方法例如可用於主機板上的控制晶片,但不以此為限。如圖1所示,此風扇控制方法包括:於步驟S101中,判斷該處理器的一處理器功率負載值是否大於一負載門檻值,並據以產生一負載判斷結果;於步驟S103中,判斷該處理器的一處理器溫度是否不大於一溫度門檻值,並據以產生一溫度判斷結果;於步驟S105中,依據該負載判斷結果與該溫度判斷結果對應選取一組PID係數,該PID係數至少包括一比例係數與一對應的積分係數;於步驟S107中,獲取該處理器的一溫差值,並依據該溫差值與該組PID係數產生一第一脈波寬度調變值;於步驟S109中,接收該主機板上的至少一電子元件的一工作溫度計算產生一第二脈波寬度調變值,將該第一脈波寬度調變值與該複數個第二脈波寬度調變值進行比對,並獲取該第一脈波寬度調變值與該複數個第二脈波寬度調變值中之最大值以產生一風扇控制信號以控制該風扇運行。
除了上述的步驟之外,本發明所提供的風扇控制方法更包括其他的步驟。請一併參照圖2至圖5,圖2至圖5係分別為根據本發明的四個實施例所繪示之風扇控制方法的部分步驟的步驟流程圖。
如圖2所示,在步驟S201中,當負載判斷結果為否且該溫度判斷結果為是時,依據對應選取的該PID係數設定該比例係數為第一常數值,並設定該積分係數為第一積分值;在步驟S203中,當該負載判斷結果為否且該溫度判斷結果為否時,依據對應選取的該PID係數設定該比例係數為第二常數值,並設定該積分係數為第一積分值,其中,該第一常數值與該第二常數值為不同數值。
如圖3所示,在步驟S301中,判斷該溫差值是否小於一溫差門檻值;在步驟S303中,當負載判斷結果為否且該溫度判斷結果為是時,該溫差門檻值設定為一第一溫差門檻值;在步驟S305中,當該溫差值不小於該第一溫差門檻值時,調整該溫差值的數值為該第一溫差門檻值;在步驟S307中,當該負載判斷結果為否且該溫度判斷結果為否時,該溫差門檻值設定為一第二溫差門檻值;在步驟S309中,當該溫差值不小於該第二溫差門檻值時,調整該溫差值的數值為該第二溫差門檻值;在步驟S311中,依據調整後的該溫差值與該組PID係數產生該第一脈波寬度調變值。
如圖4所示,在步驟S401中,依據該溫差值與該組PID係數產生一佔空比(duty cycle)增加量,該佔空比增加量關聯於該風扇控制信號的佔空比;在步驟S403中,依據於一設定時間內於該處理器負載值的至少一歷史數值判斷該處理器負載值的變換趨勢是否呈漸增趨勢;在步驟S405中,當該變化趨勢為一漸增趨勢且對應該設定時間內產生的該佔空比增加量存在負值時,去除複數個該佔空比增加量中的負值;在步驟S407中,依據去除負值的該佔空比增加量產生該第一脈波寬度調變值。
如圖5所示,在步驟S501中,依據該溫差值與該組PID係數產生一當前脈波寬度調變信號;在步驟S503中,獲取該風扇控制信號的至少一歷史控制信號,將該至少一歷史控制信號與該當前脈波寬度調變信號進行平均以產生該第一脈波寬度調變信號。
請一併參照圖6A至6C以更進一步地說明風扇控制方法,圖6至圖6C係為根據本發明一實施例所繪示之風扇控制方法的方法流程圖。於實務上,主機板可能設置有一或多個處理器,在圖6A至圖6C所示的實施例中係舉主機板上具有二處理器為例進行說明。
於步驟S601中,係取得處理器的各項相關參數,例如處理器當前的處理器功率負載值、處理器的額定功率以及處理器的溫度值,但不以此為限。
在步驟S603中,係比較處理器功率負載值是否大於負載門檻值。所述的負載門檻值例如為處理器的額定功率乘上一倍率。在此實施例中,負載門檻值例如微處理器的額定功率乘上0.92。當判斷所述的二處理器其中之一的處理器功率負載值不大於負載門檻值時,進行步驟S605;反之,當判斷所述的二處理器其中之一的處理器功率負載值大於負載門檻值時,進行步驟S627。
在步驟S605中更判斷處理器溫度是否小於溫度門檻值。溫度門檻值例如為處理器的工作溫度上限加上一補償值或是扣除一補償值。在此實施例中,所述的溫度門檻值為處理器的工作溫度上限減5度(攝氏, Celsius)。當判斷處理器溫度小於溫度門檻值時,進行步驟S607。而當判斷處理器溫度不小於溫度門檻值時,進行步驟S609。
在步驟S607中,係判斷處理器的一溫差值是否小於一第一參考值。於實務上,溫差值可以是當前的處理器溫度與一歷史溫度的差值。而所述的歷史溫度例如是一預設時間前的處理器溫度。在此實施例中,溫差值例如為當前的處理器溫度與1秒前的處理器溫度的差值,而第一參考值例如為5度(攝氏)。當判斷處理器的溫差值小於第一參考值時,進行步驟S611。當判斷處理器的溫差值不小於第一參考值時,進行步驟S613。
在步驟S609中,係判斷所述的處理器的一溫差值是否小於一第二參考值。溫差值的相關細節係如前述,於此不再贅述。在此實施例中,第二參考值例如為10度。當判斷處理器的溫差值小於第二參考值時,進行步驟S615。當判斷處理器的溫差值不小於第二參考值時,進行步驟S617。
在步驟S611中,係依據對應選取的PID係數設定比例係數為第一常數值,並設定積分係數為第一積分值。在此實施例中,第一常數值為3.5,第一積分值為0.5。
在步驟S613中,係將溫差值調整為第一溫差門檻值。
在步驟S615中,依據對應選取的PID係數設定比例係數為第二常數值,並設定該積分係數為第一積分值,其中,該第一常數值與該第二常數值為不同數值。在此實施例中,第二常數值為2。
在步驟S617中,係將溫差值調整為第二溫差門檻值。
在步驟S619中,係依據溫差值與所選擇的PID參數產生當前脈波寬度調變值。
在步驟S621中,係將至少一歷史脈波寬度調變值與該當前脈波寬度調變值進行平均以產生第一脈波寬度調變值。所述的歷史脈波寬度調變值例如為之前算出的當前脈波寬度調變值。在此實施例係舉將當前脈波寬度調變值與兩個歷史脈波寬度調變值進行平均,但是進行平均運算所採用的歷史脈波寬度調變值的數量並不以此為限。
在步驟S623中,係將第一脈波寬度調變值與多個第二脈波寬度調變值對比並獲取其中之最大值以產生一風扇控制信號以控制風扇運行。所述的各第二脈波寬度調變值例如分別關聯於主機板上除了處理器以外的至少一電子元件的電源相對應的脈波寬度調變值。所述的至少一電子元件例如為NVMe介面、記憶體或是硬碟,但不以此為限。
當由步驟S623進入步驟S625中時,係輸出步驟S623中所選擇的脈波寬度調變值至電源模組以產生相應的脈波寬度調變信號以做為風扇控制信號。在一實施例中,所述的風扇控制信號為脈波寬度調變信號,所述的脈波寬度調變值例如為佔空比(duty cycle)增加量,此佔空比增加量關聯於風扇控制信號的佔空比。在一實施例中,更依據於一設定時間內於該處理器負載值的至少一歷史數值判斷該處理器負載值的變換趨勢是否呈漸增趨勢。當該變化趨勢為一漸增趨勢且對應該設定時間內產生的該佔空比增加量存在負值時,去除複數個該佔空比增加量中的負值;以及依據去除負值的該佔空比增加量產生該第一脈波寬度調變值。在一實施態樣中,當處理器的耗能大於設定值時,將當下的處理器耗能(或是系統的總耗能)與前一時刻(例如為前一秒)取得的處理器耗能(或是系統的總耗能)進行比對。當下的處理器耗能(或是系統的總耗能)大於前一時刻取得的處理器耗能(或是系統的總耗能)時,即判斷為漸增趨勢,並進行相應的處理。
請再回頭參照圖6A的步驟S603。如前述地,當在步驟S603中判斷所述的二處理器其中之一的處理器功率負載值大於負載門檻值時,進行步驟S627。
請接著參照圖6B,在步驟S627中,係判斷處理器溫度是否小於溫度門檻值,相關細節係相仿於步驟S605,於此不再贅述。當於步驟S627中判斷處理器溫度小於溫度門檻值時,進行步驟S631。而當判斷處理器溫度不小於溫度門檻值時,進行步驟S629。
在步驟S629中,係依據對應選取的PID係數設定比例係數為第三常數值,並設定積分係數為第一積分值。在此實施例中,第三常數值為2,但不以此為限。
在步驟S631中,係依據對應選取的PID係數設定比例係數為第四常數值,並設定積分係數為第一積分值。在此實施例中,第四常數值為6,但不以此為限。
在步驟S633中,係依據溫差值與所選擇的PID參數產生當前脈波寬度調變值。
在步驟S635中,係將至少一歷史脈波寬度調變值與該當前脈波寬度調變值進行平均以產生第一脈波寬度調變值。相關細節係相仿於步驟S621,於此不再贅述。
在步驟S637中,係將第一脈波寬度調變值與多個第二脈波寬度調變值對比並獲取其中之最大值以產生一風扇控制信號以控制風扇運行。相關細節係相仿於步驟S623,於此不再贅述。
當由步驟S637進入步驟S625中時,係輸出步驟S637中所選擇的脈波寬度調變值至電源模組以產生相應的脈波寬度調變信號以做為風扇控制信號。
在圖6C中更揭示了步驟S639與步驟S641。在步驟S639中係取得前述的主機板上除了處理器以外的至少一電子元件的工作溫度。於步驟S641中,係依據所述的至少一電子元件的工作溫度取得前述的第二脈波寬度調變值,以供步驟S623與步驟S637使用。
請接著參照圖7A至圖7F,圖7A係為根據本發明一實施例所繪示之風扇控制方法的實驗結果示意圖,圖7B係為根據一對照實施例所繪示之風扇控制方法的實驗結果示意圖,圖7C係為根據本發明另一實施例所繪示之風扇控制方法的實驗結果示意圖,圖7D係為根據另一對照實施例所繪示之風扇控制方法的實驗結果示意圖,圖7E係為根據本發明更一實施例所繪示之風扇控制方法的實驗結果示意圖,圖7F係為根據更一對照實施例所繪示之風扇控制方法的實驗結果示意圖。在圖7A至圖7F中係以主機板上具有處理器A與處理器B為例進行實驗。
圖7A與圖7B所對應的測項係為瞬間提升處理器的功耗,以瞬間提升處理器溫度至工作溫度上限,藉以測試本發明所提供之風扇控制方法與習知技術的效果差異。圖7A對應於本發明所提供的風扇控制方法,圖7B則對應於習知技術。由圖7B可見,在習知技術之下,處理器溫度的曲線在響應時間30至100之間有明顯的波峰,比穩定狀態溫度高出很多,並接近一系統警示溫度值Tjmax 。所述的系統警示溫度值Tjmax 例如為處理器能夠正常運作下的最高溫度,當處理器的溫度大於此系統警示溫度值Tjmax 時,處理器會被強迫降頻以降低處理器溫度。同時,在圖7B中,風扇的響應時間較長,響應速度較慢,容易降溫不及而導致元件過熱。而如圖7A所示,在本發明所提供的風扇控制方法之下,處理器溫度的曲線無明顯波峰溫度,最終穩定在所欲的目標值,而且響應時間與響應速度遠優於習知技術。換句話說,本發明所提供的風扇控制方法在功耗劇烈變化時可以防止元件因為快速上升的溫度而過熱。
圖7C與圖7D所對應的測項係為先提升一部分功耗再繼續緩慢提升處理器功耗,以漸進地提升處理器溫度。如圖7D可見,習知技術在功耗逐漸改變的情況下,響應速度緩慢,且處理器溫度的曲線有明顯的波峰。對比可見,本發明所提供的風扇控制方法所對應的處理器溫度的曲線的超調量(overshoot)小於習知技術的超調量,並能較快回應溫度變化。
圖7E與圖7F則對應於低功耗測試。如圖7E與圖7F所示,在本發明所提供的風扇控制方法之下,處理器溫度的曲線的穩定時間更短,且超調量也更小。
綜合以上所述,本發明提供了一種風扇控制方法,依據第一脈波寬度調變值與第二脈波寬度調變值當中最大者來產生風扇控制信號。其中,第一脈波寬度調變值關聯於處理器功率負載與處理器溫度,而第二脈波寬度調變值關聯於主機板上的其他電子元件的工作溫度。藉此,融合了PID控速與線性控速,而且兼具了PID控速與線性控速的優點且不具有反應過慢與浪費功耗的問題,相當具有實用性。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內,所為之更動與潤飾,均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
圖1係為根據本發明一實施例所繪示之風扇控制方法的步驟流程圖。 圖2係為根據本發明另一實施例所繪示之風扇控制方法的部分步驟的步驟流程圖。 圖3係為根據本發明另一實施例所繪示之風扇控制方法的部分步驟的步驟流程圖。 圖4係為根據本發明另一實施例所繪示之風扇控制方法的部分步驟的步驟流程圖。 圖5係為根據本發明另一實施例所繪示之風扇控制方法的部分步驟的步驟流程圖。 圖6A係為根據本發明一實施例所繪示之風扇控制方法的部份步驟的方法流程圖。 圖6B係為根據本發明一實施例所繪示之風扇控制方法的另一部分步驟的方法流程圖。 圖6C係為根據本發明一實施例所繪示之風扇控制方法的又一部份的方法流程圖。 圖7A係為根據本發明一實施例所繪示之風扇控制方法的實驗結果示意圖。 圖7B係為根據一對照實施例所繪示之風扇控制方法的實驗結果示意圖。 圖7C係為根據本發明另一實施例所繪示之風扇控制方法的實驗結果示意圖。 圖7D係為根據另一對照實施例所繪示之風扇控制方法的實驗結果示意圖。 圖7E係為根據本發明更一實施例所繪示之風扇控制方法的實驗結果示意圖。 圖7F係為根據更一對照實施例所繪示之風扇控制方法的實驗結果示意圖。

Claims (8)

  1. 一種風扇控制方法,適用於一主機板,該主機板設置有一處理器且電性連接一風扇以對該主機板進行散熱,包括:判斷該處理器的一處理器功率負載值是否大於一負載門檻值,並據以產生一負載判斷結果;判斷該處理器的一處理器溫度是否不大於一溫度門檻值,並據以產生一溫度判斷結果; 依據該負載判斷結果與該溫度判斷結果對應選取一組PID係數,該PID係數包括一比例係數與一對應的積分係數;獲取該處理器的一溫差值,並依據該溫差值與該組PID係數產生一第一脈波寬度調變值;以及接收該主機板上的至少一電子元件的一工作溫度計算產生一第二脈波寬度調變值,將該第一脈波寬度調變值與該複數個第二脈波寬度調變值對比並獲取其中之最大值以產生一風扇控制信號以控制該風扇運行。
  2. 如請求項1所述之風扇控制方法,其中,當負載判斷結果為否且該溫度判斷結果為是時,依據對應選取的該PID係數設定該比例係數為一第一常數值,並設定該積分係數為一第一積分值;當該負載判斷結果為否且該溫度判斷結果為否時,依據對應選取的該組PID係數設定該比例係數為一第二常數值,並設定該積分係數為該第一積分值,其中,該第一常數值與該第二常數值為不同數值。
  3. 如請求項1所述之風扇控制方法,其中,更包括判斷該溫差值是否小於一溫差門檻值;當負載判斷結果為否且該溫度判斷結果為是時,該溫差門檻值設定為一第一溫差門檻值; 當該溫差值不小於該第一溫差門檻值時,調整該溫差值的值為該第一溫差門檻值;當該負載判斷結果為否且該溫度判斷結果為否時,該溫差門檻值設定為一第二溫差門檻值;當該溫差值不小於該第二溫差門檻值時,調整該溫差值的值為該第二溫差門檻值;以及依據調整後的該溫差值與該組PID係數產生該第一脈波寬度調變值。
  4. 如請求項1所述之風扇控制方法,其中,當該負載判斷結果為是時,根據該溫度判斷結果的不同對應選取不同組的該PID係數從而計算產生該第一脈波寬度調變值。
  5. 如請求項1所述之風扇控制方法,其中,當該負載判斷結果為是且該溫度判斷結果為否時,依據對應選取的該PID係數設定該比例係數為一第二常數值,並設定該積分係數為一第一積分值。
  6. 如請求項1所述之風扇控制方法,其中,當該負載判斷結果為是且該溫度判斷結果為是時,依據對應選取的該PID係數設定該比例係數為一第三常數值,並設定該積分係數為一第一積分值。
  7. 如請求項5與請求項6其中任一所述之風扇控制方法,其中該風扇控制信號為一脈波寬度調變信號,該風扇控制方法更包括:依據該溫差值與該組PID係數產生一佔空比(duty cycle)增加量,該佔空比增加量關聯於該風扇控制信號的佔空比;依據於一設定時間內於該處理器負載值的至少一歷史數值判斷該處理器負載值的變換趨勢是否呈漸增趨勢;當該變化趨勢為一漸增趨勢且對應該設定時間內產生的該佔空比增加量存在負值時,去除複數個該佔空比增加量中的負值;以及依據去除負值的該佔空比增加量產生該第一脈波寬度調變值。
  8. 如請求項1所述之風扇控制方法,其中,於依據該溫差值與該組PID係數產生該第一脈波寬度調變值的步驟中,更包括:依據該溫差值與該組PID係數產生一當前脈波寬度調變值;以及獲取至少一歷史脈波寬度調變值信號,將該至少一歷史脈波寬度調變值信號與該當前脈波寬度調變值進行平均以產生該第一脈波寬度調變值。
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