TWI402524B - 風扇壽命的預估方法 - Google Patents

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Description

風扇壽命的預估方法
本發明係有關於一種產品壽命的預估方法，特別是有關於一種風扇壽命的預估方法。
近年來隨著電腦科技的突飛猛進，使得電腦之運作速度不斷地提高，並且電腦主機內部之電子元件(electronic element)的發熱功率(heat generation rate)亦不斷地攀升。為了預防電腦主機內部之電子元件過熱，而導致電子元件發生暫時性或永久性的失效，所以習知技術係將一散熱模組置入電腦主機的內部，以將電子元件所產生的熱量排出電腦主機外。
在這些電子元件中，中央處理器(CPU)是電腦主機之電子元件中主要的發熱源。中央處理單元在高速運作之下，若中央處理單元的溫度超出其正常的工作溫度範圍時，中央處理單元極有可能會發生運算錯誤，或是暫時性地失效，如此將導致電腦主機當機。此外，當中央處理單元的溫度遠遠超過其正常的工作溫度範圍時，甚至極有可能損壞中央處理單元內部的電晶體，因而導致中央處理單元永久性失效。
因此，在製造這些電腦時，為了確保組裝於電腦內的散熱模組能夠在一保固期間內正常地運作，電腦的製造商往往需要準確地預估這些散熱模組內的風扇壽命。
鑒於以上的問題，本發明在於提供一種風扇壽命的預估方法，藉以準確地預估風扇壽命。
根據本發明所揭露之風扇壽命的預估方法，其包括下述的步驟。提供一數量為M之待檢測風扇，其中M為正整數。設定一風扇的一工作溫度以及一實驗溫度，其中實驗溫度大於工作溫度。設定一加速因子，其中加速因子為一定值。在實驗溫度下，持續地使這些風扇保持於運作狀態，並且每間隔一檢驗時間就檢查並且紀錄發生損壞的風扇的數量，直到有N個風扇發生損壞為止，其中N≧0.1M，並且N為正整數。以一韋氏分布模型來模擬這些風扇發生損壞的時間點的分佈情形，並且計算韋氏分布模型的形狀因子(β)以及特性因子(α)，其中韋氏分布模型為。計算這些風扇於實驗溫度下的風扇壽命值。經由加速因子計算這些風扇在工作溫度下的壽命值。
基於上述，本發明便能夠經由實驗溫度下的風扇壽命值來準確地推算出風扇在工作溫度下的風扇壽命值。如此一來，當電子裝置的設計者在評估要採用哪一種風扇時，設計者便能夠依據上述的方法來計算並且比較各種廠牌的風扇在上述工作溫度下的風扇壽命。
請參照第1圖，其繪示為依據本發明一實施例之風扇壽命的預估方法。首先，如步驟S105所示，提供一數量為M之待檢測風扇，其中M為正整數。在本實施例中，風扇的個數M例如是50個。之後，如步驟S110所示，量測每一風扇的一初始啟動電壓(X伏特)。另外，本實施例更可以在供給5伏特的電壓給風扇的情況下，量測每一風扇的一初始電流(I)、初始轉速以及初始噪音量。此外，本實施例更可以經由一電源供應器或者一信號產生器以脈寬調變(Pulse Width Modulation,PWM)的方式驅動這些風扇，並且量測每一風扇對電源供應器所產生的一初始反應值。
之後，如步驟S115所示，設定一風扇的一工作溫度(W)以及一實驗溫度(T)，其中實驗溫度大於工作溫度，且實驗溫度與工作溫度之間的差值(即T-W)為10的倍數。在本實施例中，工作溫度係為60℃，實驗溫度例如是選自於80~100℃中的一溫度值。
然後，如步驟S120所示，設定一加速因子φ，其中此加速因子φ為一定值。在本實施例中，加速因子φ定義為每降低10℃的溫度差，增加D倍的時數，其中D值為大於1.1的數字。
接著，如步驟S125所示，在實驗溫度下，持續地使這些風扇保持於運作狀態，並且每間隔一檢驗時間就檢查並且紀錄發生損壞的風扇的數量，直到有N個風扇發生損壞為止，其中N≧3，並且N為正整數。以下將對上述的測試方法進行詳細地介紹。請參照第2圖，其繪示為第1圖之步驟S125的詳細流程示意圖。首先如步驟210所示，持續地以5伏特的電壓供給風扇，並且持續地供給K小時，其中K值為一定值，且K值為200~350範圍中任一數字。
接著如步驟S215所示，執行一測試負載流程，其包括先以脈寬調變(Pulse Width Modulation,PWM)的方式來驅動風扇，以使風扇進行數次的負載循環，其中在每一次的負載循環中本實施例係先以5伏特的電壓供應給風扇並且維持120秒，之後，停止供應風扇電壓並且維持10秒。在本實施例中，負載循環的次數係大於10次以上。
接著如步驟S220所示，對這些風扇進行檢測，並且紀錄損壞之風扇的個數以及損壞的時間，其中判斷風扇為損壞的條件如下列其中一項符合者即判定為損壞風扇：
a.當風扇的啟動電壓自初始啟動電壓(X)增加至(X+0.5)伏特以上時，判定為損壞；
b.當脈寬調變的負載高於初始值的5%以上時，判定為損壞；
c.在供給5V的電壓給風扇的情況下，當風扇的電流值高於初始電流的1.15倍(即1.15I)時，判定為損壞
d.在供給5伏特的電壓給風扇的情況下，當風扇的轉速大於初始轉速的1.15倍時，判定為損壞；或
e.在供給5伏特的電壓給風扇的情況下，當風扇產生不正常的噪音或是風扇的噪音量超過初始噪音量3分貝(dBA)時，判定為損壞。
然後，如步驟S225所示，重複步驟S210，直到檢測到3個以上的損壞的風扇，本實施例中，檢測到5個以上的損壞的風扇才停止實驗。。
請再次參照第1圖，在完成步驟125的程序後，如步驟S130所示，以一韋氏分布模型(Weibull distribution model)來模擬這些風扇發生損壞的時間點的分佈情形，並且計算韋氏分布模型的形狀因子(β)以及特性因子(α)且要求形狀因子(β)大於1。以計算這些風扇於實驗溫度下的風扇壽命值。經由加速因子φ計算這些風扇在工作溫度下的壽命值，其中韋氏分布模型為：，其中t為時間；α為特性因子(characteristic life)；並且β為形狀因子(shape parameter)。
接著，如步驟S135所示，經由形狀因子(β)與特性因子(α)計算這些風扇於實驗溫度下的風扇壽命值。在本實施例中，這些風扇於實驗溫度下的風扇壽命值係為平均故障壽命(MTTF)，，其中Γ為伽瑪函數(Gamma function)。之後，如步驟S140所示，經由加速因子φ計算這些風扇在工作溫度下的壽命值。本實施例是經由加速因子φ以及平均故障壽命(Mean Time to Failure,MTTF)來計算這些風扇於工作溫度下風扇壽命值(A)，其中：A=MTTF×(1.5)Φ ，其中
T為實驗溫度；以及W為工作溫度，且T-W的差值為10的倍數。
需注意的是，若設計者是經由平均故障壽命(MTTF)來計算風扇於工作溫度下風扇壽命值時，本實施例中，要求形狀因子(β)必須大於等於3以上。
雖然上述是以平均故障壽命(MTTF)來作為這些風扇於實驗溫度下的風扇壽命值。但是，上述的實施例並非用以限定本發明，依據本發明的另一實施例，這些風扇於實驗溫度下的風扇壽命值亦能夠以產品壽命期望值(Life 10，L10)表示，產品壽命期望值(L10)是指產品發生10%不良時之預期時間，L10 =α×(0.10536)μ ,。此時，這些風扇於工作溫度下的風扇壽命值(B)為：B=L10 ×(1.5)Φ ，其中
T為實驗溫度；以及W為工作溫度。
基於上述，本發明便能夠經由實驗溫度下的風扇壽命值來精確地推算出風扇在工作溫度下的風扇壽命值。如此一來，當電子裝置的設計者在評估要採用哪一種風扇時，設計者便能夠依據上述的方法來計算各種廠牌的風扇在工作溫度下的使用壽命。
S105~S225．．．步驟
第1圖繪示為依據本發明一實施例之風扇壽命的預估方法；以及
第2圖繪示為第1圖之步驟S125的流程示意圖。
S105~S140．．．步驟

Claims (5)

  1. 一種風扇壽命的預估方法，其步驟包括：提供一數量為M之待檢的測風扇，其中M為正整數；設定一風扇的一工作溫度以及一實驗溫度，其中該實驗溫度大於該工作溫度；設定一加速因子，其中該加速因子為一定值；在該實驗溫度下，持續地使該些風扇保持於運作狀態，並且每間隔一檢驗時間就檢查並且紀錄發生損壞的風扇的數量，直到有N個風扇發生損壞為止，其中N≧3，並且N為正整數，當符合下列條件之一者時，即判定為風扇發生損壞：a.該風扇的啟動電壓自初始啟動電壓(X)增加至(X+0.5)伏特以上；b.脈寬調變的負載高於初始值的5%以上；c.在供給5V的電壓給該風扇的情況下，該風扇的電流值高於初始電流的1.15倍；d.在供給5伏特的電壓給該風扇的情況下，該風扇的轉速大於初始轉速的1.15倍；及e.在供給5伏特的電壓給該風扇的情況下，該風扇產生不正常的噪音或是該風扇的噪音量超過初始噪音量3分貝；以一韋氏分布模型來模擬這些風扇發生損壞的時間點的分佈情形，並且計算該韋氏分布模型的形狀因子(β)以及特性因子 (α)，其中該韋氏分布模型為，且形狀因子(β)大於1；經由形狀因子與特性因子計算該些風扇於實驗溫度下的風扇壽命值；以及經由加速因子計算該些風扇在工作溫度下的壽命值；其中該加速因子為每降低10℃的溫度差，增加D倍以上的時數，其中D值為大於1.1以上的數字。
  2. 如請求項1所述之風扇壽命的預估方法，其中該些風扇於該實驗溫度下的風扇壽命值為平均故障壽命(MTTF)，，其中Γ為伽瑪函數。
  3. 如請求項2所述之風扇壽命的預估方法，其中該些風扇於該工作溫度下的風扇壽命值(A)為：，其中，T為該實驗溫度，W為該工作溫度，且T-W的差值為10的倍數。
  4. 如請求項1所述之風扇壽命的預估方法，其中該些風扇於該實驗溫度下的風扇壽命值為產品壽命期望值(L10)，，L10 =α ×(0.10536) μ ,。
  5. 如請求項4所述之風扇壽命的預估方法，其中該些風扇於該工作溫度下的風扇壽命值(B)為：，其中，T為該實驗溫度，W為該工作溫度，且T-W的差值為10的倍數。
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