TWI596461B - 散熱控制器的作動方法及散熱電子系統 - Google Patents

Description

散熱控制器的作動方法及散熱電子系統

本發明是有關於一種控制器的作動方法及電子系統，且特別是有關於一種散熱控制器的作動方法及散熱電子系統。

超頻(Overclocking)是把中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)的時脈速度(Clock rate)提升至高於預設定值，因為提高了時脈速度，中央處理單元在工作時會產生大量的熱。為了使中央處理單元能穩定地在時脈速度高於預設值的狀態下工作，必須使用散熱器來將中央處理單元所產出的大量熱能帶走，讓中央處理單元保持在低溫狀態，避免當機的情況發生。

使用致冷片來散熱是目前市面上眾多的散熱方法之一，致冷片是利用流入電流的多寡來決定該致冷片要發出多大的致冷力，可以經由控制器(Embedded Controller，EC)依據中央處理單元的溫度來判斷要給致冷片多少電流，但中央處理單元的溫度屬於落後指標，當中央處理單元溫度升高後才控制致冷片降溫，可能會因為致冷片還沒發出應該有的致冷力去壓制中央處理單元溫度之前，中央處理單元就因為高溫而當機或燒毀。若是不考慮中央處理單元溫度去控制致冷片的致冷力，讓致冷片持續的發出最大致冷力，則會因為低溫造成中央處理單元及主機板結露水，進而造成電源短路或氧化的狀況發生。

本發明提供一種散熱控制器的作動方法，其可較準確地使發熱元件溫度被控制在適當的範圍內。

本發明提供一種散熱電子系統，其散熱控制器以上述方法運作。

本發明的一種散熱控制器的作動方法，包括：接收一發熱元件溫度值；判斷發熱元件溫度值是否介於一第一預設溫度值與一第二預設溫度值之間；若發熱元件溫度值介於第一預設溫度值與該第二預設溫度值之間，接收一發熱元件電源輸出電流值，且依據一發熱元件電源輸出電流值-散熱器電源輸出電流值對照表，使一散熱器電源提供發熱元件電源輸出電流值所對應的一散熱器電源輸出電流給一散熱器。

在本發明的一實施例中，上述的散熱控制器的作動方法更包括：若發熱元件溫度值不介於第一預設溫度值與第二預設溫度值之間，依據一發熱元件溫度值與第一預設溫度值的差值-散熱器電源輸出電流值的對照表，使散熱器電源輸出發熱元件溫度值所對應的散熱器電源輸出電流給散熱器。

在本發明的一實施例中，上述的第一預設溫度值為一露點溫度值，且第二預設溫度值在攝氏30度至100度之間。

在本發明的一實施例中，上述的第一預設溫度值為一露點溫度值，第二預設溫度值為第一預設溫度值加上攝氏20度。

在本發明的一實施例中，上述的散熱控制器的作動方法更包括接收一濕度資訊，以計算出或是比對出第一預設溫度值。

本發明的一種散熱電子系統，適用於一發熱元件，其中發熱元件電性連接於一發熱元件電源，發熱元件電源提供一發熱元件電源輸出電流給發熱元件。散熱電子系統包括一散熱控制器、一溫度感測器、一散熱器及一散熱器電源。散熱控制器電性連接於發熱元件電源，且儲存一發熱元件電源輸出電流值-散熱器電源輸出電流值對照表。溫度感測器電性連接於散熱控制器且用以感測發熱元件的一發熱元件溫度值。散熱器配置於發熱元件上。散熱器電源電性連接於散熱器與散熱控制器，散熱器電源提供一散熱器電源輸出電流至散熱器。散熱控制器接收溫度感測器所感測到的發熱元件溫度值，並判斷發熱元件溫度值是否介於一第一預設溫度值與一第二預設溫度值之間，若發熱元件溫度值介於第一預設溫度值與第二預設溫度值之間，散熱控制器依據發熱元件電源輸出電流值-散熱器電源輸出電流值對照表，使散熱器電源輸出發熱元件電源輸出電流值所對應的散熱器電源輸出電流值至散熱器。

在本發明的一實施例中，上述的散熱控制器儲存一發熱元件溫度值與第一預設溫度值的差值-散熱器電源輸出電流值的對照表，若發熱元件溫度值不介於第一預設溫度值與第二預設溫度值之間，散熱控制器依據發熱元件溫度值與第一預設溫度值的差值-散熱器電源輸出電流值的對照表，使散熱器電源輸出發熱元件溫度值所對應的散熱器電源輸出電流給散熱器。

在本發明的一實施例中，上述的第一預設溫度值為一露點溫度值，且第二預設溫度值在攝氏30度至100度之間。

在本發明的一實施例中，上述的第一預設溫度值為一露點溫度值，第二預設溫度值為第一預設溫度值加上攝氏20度。

在本發明的一實施例中，上述的散熱電子系統更包括一濕度感測器，電性連接於散熱控制器且用以接收一濕度資訊，其中散熱控制器依據濕度資訊計算出第一預設溫度值，或者，散熱控制器儲存有一濕度與露點溫度值對照表，而比對出第一預設溫度值。

基於上述，由於發熱元件的使用率越高，所產生的熱量也會越高，發熱元件的使用率與發熱元件所需的電流量有關，本發明的散熱控制器的作動方法將發熱元件電源提供給發熱元件的發熱元件電源輸出電流值作為領先指標，以避免發熱元件來不及降溫的狀況。此外，本發明的散熱控制器的作動方法更以發熱元件溫度作為輔助判斷，以作為控制發熱元件溫度在一定範圍內的第二重防護，而較準確地使發熱元件溫度被控制在適當的範圍內。更明確地說，本發明的散熱控制器會先判斷發熱元件溫度值是否介於第一預設溫度值與該第二預設溫度值之間，若是，散熱控制器以領先指標為主，依據發熱元件電源輸出電流值-散熱器電源輸出電流值對照表，使散熱器電源提供發熱元件電源輸出電流值所對應的散熱器電源輸出電流給散熱器。若否，代表此時散熱器未能使發熱元件溫度控制在所需的範圍內，散熱控制器改為依據發熱元件溫度值與第一預設溫度值的差值-散熱器電源輸出電流值的對照表，使散熱器電源輸出發熱元件溫度值所對應的散熱器電源輸出電流給散熱器。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明的一實施例的一種散熱電子系統的示意圖。請參閱圖1，本實施例的散熱電子系統100適用於一發熱元件110，其中發熱元件110電性連接於一發熱元件電源120，發熱元件電源120提供一發熱元件電源輸出電流給發熱元件110。散熱電子系統100包括一散熱控制器130、一溫度感測器140、一散熱器150及一散熱器電源160。

本實施例的散熱電子系統100以需要散熱的電腦系統為例。發熱元件110可以是中央處理單元(CPU)、圖像處理單元(Graphics Processing Unit，GPU)、記憶體模組(DDR SDRAM)或其他於工作時會產生熱之元件。發熱元件電源120電性連接於發熱元件110，以提供一發熱元件電源輸出電流給發熱元件110，而使發熱元件110能夠運作。

散熱控制器130電性連接於發熱元件電源120。散熱控制器130可以是平台路徑控制器(Platform Controller Hub，PCH)、微控制單元(Micro Controller Unit，MCU)、輸出輸入晶片(I/O chip)、基本輸入輸出系統(Basic Input/Output System，BIOS)或其他可運算及控制之元件。在本實施例中，散熱控制器130儲存一發熱元件電源輸出電流值-散熱器電源輸出電流值對照表(如圖3所示)以及一發熱元件溫度值與第一預設溫度值的差值-散熱器電源輸出電流值的對照表(如圖4所示)。當然，在其他實施例中，散熱控制器130也可以電性連接到另外的一儲存媒體(未繪示)，上述的兩對照表可以儲存在此儲存媒體內。

散熱控制器130會視不同狀況來選擇要依據哪一個對照表來使散熱器電源160提供多少輸出電流給散熱器150，以使發熱元件110維持在一定的溫度範圍之內。此部分將於下面關於散熱控制器130的作動方法的段落說明。

溫度感測器140電性連接於散熱控制器130且配置於發熱元件110旁以感測發熱元件110的發熱元件溫度。在其他實施例中，溫度感測器140也可以整合在發熱元件110或是其他元件內，以取得發熱元件110的溫度資訊。

散熱器150配置於發熱元件110上。在本實施例中，散熱器150以致冷片為例，但散熱器150也可以是風扇或是其他液冷裝置。需說明的是，以致冷片來說，靠近發熱元件的一側的溫度會較低，但在遠離發熱元件的另一側的溫度會較高，因此，在致冷片的高溫側還可以配置例如是風扇或是液冷裝置等其他的散熱器(未繪示)來替致冷片降溫。

散熱器電源160電性連接於散熱器150與散熱控制器130，散熱器電源160提供一散熱器電源輸出電流至散熱器150，而使散熱器150能夠運作。

圖2是依照本發明的一實施例的一種散熱控制器的作動方法的示意圖。圖3是依照本發明的一實施例的一種發熱元件電源輸出電流-散熱器電源輸出電流對照表的示意圖。圖4是依照本發明的一實施例的一種發熱元件溫度與第一預設溫度的差值-散熱器電源輸出電流的對照表的示意圖。

請先參閱圖2，本實施例的散熱控制器的作動方法10包括下列步驟。首先，接收一發熱元件溫度值(步驟11)。溫度感測器140在感測發熱元件110的溫度之後，將發熱元件溫度值的資訊傳遞給散熱控制器130。

並且，接收一濕度資訊，以計算出或是比對出一第一預設溫度值(步驟12)。在本實施例中，為了避免因為散熱器150的工作率太高而使發熱元件110的溫度過低，導致發熱元件110或主機板(未繪示)結露水，第一預設溫度值設定為一露點溫度值。此外，由於露點溫度會隨著濕度改變，如圖1所示，本實施例的散熱電子系統100可包括一濕度感測器170，電性連接於散熱控制器130且用以接收外界的一濕度資訊。散熱控制器130依據濕度資訊計算出第一預設溫度值，或者，散熱控制器130儲存有一濕度與露點溫度值對照表，而比對出第一預設溫度值。

當然，在其他實施例中，散熱電子系統100也可以不具有濕度感測器170，散熱控制器130也可以電性連接於儲存有當下的露點溫度的一資料庫(未繪示)，而直接取得當下的露點溫度的資訊。若是如此，則可省去步驟12。

在本實施例中，第二預設溫度值例如是在攝氏30度至100度之間，但第二預設溫度值的數值範圍不以此為限制。在其他實施例中，第二預設溫度值也可以不是固定數值，而設定為隨環境狀況而改變的數值，例如第二預設溫度值為第一預設溫度值加上攝氏20度等。

上述的第二預設溫度的數值或是與第一預設溫度之間的關係可以事先儲存在散熱控制器130之內。或者，第二預設溫度也可以由使用者來自行設定，以隨不同需求調整。如圖1所示，在本實施例中，本實施例的散熱電子系統100可包括一輸入單元180及一顯示單元190，輸入單元180與顯示單元190分別電性連接到散熱控制器130。輸入單元180例如是鍵盤、觸控板、上下指標等。顯示單元190例如是有機電激發光顯示器(Organic Light-Emitting Diode，OLED)、薄膜電晶體液晶顯示器(Thin-Film Transistor，TFT)、七段顯示器、或其他可顯示字元及圖畫之顯示器。使用者可以透過輸入單元180輸入想要設定的第二預設溫度值，並由顯示單元190顯示相關資訊。此外，在其他實施例中，第一預設溫度也可以不是露點溫度。

請回到圖2，接著，判斷發熱元件溫度值是否介於第一預設溫度值與一第二預設溫度值之間(步驟13)。

若是，接收一發熱元件電源輸出電流值，依據一發熱元件電源輸出電流值-散熱器電源輸出電流值對照表(如圖3所示)，提供發熱元件電源輸出電流值所對應的一散熱器電源輸出電流給一散熱器150(步驟14)。

若否，依據一發熱元件溫度值與第一預設溫度值的差值-散熱器電源輸出電流值的對照表(如圖4所示)輸出發熱元件溫度值所對應的散熱器電源輸出電流給散熱器150(步驟15)。

詳細地說，本發明的散熱控制器130有兩種指標，並且散熱控制器130會視不同條件來選擇要依據哪一種指標去指示散熱器電源160要提供多少電流給散熱器150，以使發熱元件110能夠維持在所需的溫度範圍之內。更明確地說，由於發熱元件110的使用率越高，所產生的熱量也會越高。發熱元件110的使用率與發熱元件110所需的電流量有關，因此，散熱控制器130將發熱元件電源120提供給發熱元件110的發熱元件電源輸出電流值作為第一種指標，此指標屬於領先指標，因為發熱元件110在接收到大電量但是其溫度尚未升高到第二預設溫度之前，就同時增加提供給散熱器150的電流。如此一來，雖然發熱元件110之後會發出更多的熱量，但由於散熱器150也提高其散熱能力，而可以使發熱元件110的溫度被控制在一定範圍之內。

另外，散熱控制器130也將發熱元件溫度作為第二種指標。這是由於在某些狀況下(例如發熱元件110的工作率持平)，發熱元件電源120會提供給發熱元件110的相同的電流量，但是發熱元件110仍有可能會緩慢地持續升溫。此時，若散熱控制器130仍以上述的第一種指標來作動，而使散熱器電源120提供相同的電流量給散熱器110，則發熱元件110仍可能會發生過熱的現象。為了避免此狀況，當發熱元件110溫度值不介於第一預設溫度值與第二預設溫度值之間時，散熱控制器130將改為以第二種指標(發熱元件溫度)來作動，而使散熱器電源160提供更適合的電流量給散熱器150，以有效將發熱元件110的溫度控制在一定範圍之內。

舉例而言，第一預設溫度以攝氏10度為例，第二預設溫度以攝氏30度為例。在發熱元件溫度在第一預設溫度值與第二預設溫度值之間時，散熱控制器130會依據發熱元件電源輸出電流值-散熱器電源輸出電流值對照表(如圖3所示)來決定散熱器電源輸出電流值。若發熱元件電源輸出電流值以40安培為例，散熱器電源輸出電流值會是10安培。在發熱元件110與散熱器150運行一陣子之後，若發熱元件溫度上升到攝氏40度，由於發熱元件溫度超過第二預設溫度，散熱器電源160改為依據發熱元件溫度值與第一預設溫度值的差值-散熱器電源輸出電流值的對照表(如圖4所示)來決定散熱器電源輸出電流值。此時，由於發熱元件溫度值與第一預設溫度值的差值為30度，散熱器電源輸出電流值會調整為15安培，而使散熱器150提供更高的散熱能力。

相反地，若在發熱元件110與散熱器150運行一陣子之後，若發熱元件溫度下降到攝氏5度，由於發熱元件溫度小於第一預設溫度，散熱器電源160也會改為依據發熱元件溫度值與第一預設溫度值的差值-散熱器電源輸出電流值的對照表(如圖4所示)來決定散熱器電源輸出電流值。此時，由於發熱元件溫度值與第一預設溫度值的差值為-5度，散熱器電源輸出電流值會調整為0安培，直到發熱元件溫度上升到超過第一預設溫度，散熱控制器130才會再度依據發熱元件電源輸出電流值-散熱器電源輸出電流值對照表(如圖3所示)，來指示散熱器電源160要提供給散熱器150多少的電流量，以避免發熱元件發生結露水的現象。

換句話說，本實施例的散熱控制器130將發熱元件電源120提供給發熱元件110的發熱元件電源輸出電流值作為領先指標，輔以發熱元件溫度而較準確地使發熱元件110的溫度被控制在適當的範圍內。

需說明的是，圖3與圖4的對照表會依據不同種類或型號的發熱元件而略有不同，此處僅以舉例的方式說明，但實際上散熱器電源160所要提供給散熱器150的電流量值並不以此為限制。此外，在一實施例中，散熱器電源160與散熱器150的電路之間還可以配置有一開關單元(未繪示)，散熱控制器130可透過控制開關單元，來使散熱器電源160所提供的電流是否能傳遞給散熱器150。

綜上所述，由於發熱元件的使用率越高，所產生的熱量也會越高，發熱元件的使用率與發熱元件所需的電流量有關，本發明的散熱控制器的作動方法將發熱元件電源提供給發熱元件的發熱元件電源輸出電流值作為領先指標，以避免發熱元件來不及降溫的狀況。此外，本發明的散熱控制器的作動方法更以發熱元件溫度作為輔助判斷，以作為控制發熱元件溫度在一定範圍內的第二重防護，而較準確地使發熱元件溫度被控制在適當的範圍內。更明確地說，本發明的散熱控制器會先判斷發熱元件溫度值是否介於第一預設溫度值與該第二預設溫度值之間，若是，散熱控制器以領先指標為主，依據發熱元件電源輸出電流值-散熱器電源輸出電流值對照表，使散熱器電源提供發熱元件電源輸出電流值所對應的散熱器電源輸出電流給散熱器。若否，代表此時散熱器未能使發熱元件溫度控制在所需的範圍內，散熱控制器改為依據發熱元件溫度值與第一預設溫度值的差值-散熱器電源輸出電流值的對照表，使散熱器電源輸出發熱元件溫度值所對應的散熱器電源輸出電流給散熱器。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧散熱控制器的作動方法
11-15‧‧‧步驟
100‧‧‧散熱電子系統
110‧‧‧發熱元件
120‧‧‧發熱元件電源
130‧‧‧散熱控制器
140‧‧‧溫度感測器
150‧‧‧散熱器
160‧‧‧散熱器電源
170‧‧‧濕度感測器
180‧‧‧輸入單元
190‧‧‧顯示單元

圖1是依照本發明的一實施例的一種散熱電子系統的示意圖。 圖2是依照本發明的一實施例的一種散熱控制器的作動方法的示意圖。 圖3是依照本發明的一實施例的一種發熱元件電源輸出電流值-散熱器電源輸出電流值對照表的示意圖。 圖4是依照本發明的一實施例的一種發熱元件溫度值與第一預設溫度值的差值-散熱器電源輸出電流值的對照表的示意圖。

10‧‧‧散熱控制器的作動方法

11-15‧‧‧步驟

Claims (10)

1. 一種散熱控制器的作動方法，包括： 接收一發熱元件溫度值； 判斷該發熱元件溫度值是否介於一第一預設溫度值與一第二預設溫度值之間； 若該發熱元件溫度值介於該第一預設溫度值與該第二預設溫度值之間，接收一發熱元件電源輸出電流值，且依據一發熱元件電源輸出電流值-散熱器電源輸出電流值對照表，使一散熱器電源提供該發熱元件電源輸出電流值所對應的一散熱器電源輸出電流給一散熱器。
2. 如申請專利範圍第1項所述的散熱控制器的作動方法，更包括： 若該發熱元件溫度值不介於該第一預設溫度值與該第二預設溫度值之間，依據一發熱元件溫度值與第一預設溫度值的差值-散熱器電源輸出電流值的對照表，使該散熱器電源輸出該發熱元件溫度值所對應的該散熱器電源輸出電流給該散熱器。
3. 如申請專利範圍第1項所述的散熱控制器的作動方法，其中該第一預設溫度值為一露點溫度值，且該第二預設溫度值在攝氏30度至100度之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述的散熱控制器的作動方法，其中該第一預設溫度值為一露點溫度值，該第二預設溫度值為該第一預設溫度值加上攝氏20度。
5. 如申請專利範圍第1項所述的散熱控制器的作動方法，更包括： 接收一濕度資訊，以計算出或是比對出該第一預設溫度值。
6. 一種散熱電子系統，適用於一發熱元件，其中該發熱元件電性連接於一發熱元件電源，該發熱元件電源提供一發熱元件電源輸出電流給該發熱元件，該散熱電子系統包括： 一散熱控制器，電性連接於該發熱元件電源，且儲存一發熱元件電源輸出電流值-散熱器電源輸出電流值對照表； 一溫度感測器，電性連接於該散熱控制器且用以感測該發熱元件的一發熱元件溫度值； 一散熱器，配置於該發熱元件上； 一散熱器電源，電性連接於該散熱器與該散熱控制器，該散熱器電源提供一散熱器電源輸出電流至該散熱器，其中 該散熱控制器接收該溫度感測器所感測到的該發熱元件溫度值，並判斷該發熱元件溫度值是否介於一第一預設溫度值與一第二預設溫度值之間， 若該發熱元件溫度值介於該第一預設溫度值與該第二預設溫度值之間，該散熱控制器依據該發熱元件電源輸出電流值-散熱器電源輸出電流值對照表，使該散熱器電源輸出該發熱元件電源輸出電流值所對應的該散熱器電源輸出電流至該散熱器。
7. 如申請專利範圍第6項所述的散熱電子系統，其中該散熱控制器儲存一發熱元件溫度值與第一預設溫度值的差值-散熱器電源輸出電流值的對照表，若該發熱元件溫度值不介於該第一預設溫度值與該第二預設溫度值之間，該散熱控制器依據該發熱元件溫度值與第一預設溫度值的差值-散熱器電源輸出電流值的對照表，使該散熱器電源輸出該發熱元件溫度值所對應的該散熱器電源輸出電流給該散熱器。
8. 如申請專利範圍第6項所述的散熱電子系統，其中該第一預設溫度值為一露點溫度值，且該第二預設溫度值在攝氏30度至100度之間。
9. 如申請專利範圍第6項所述的散熱電子系統，其中該第一預設溫度值為一露點溫度值，該第二預設溫度值為該第一預設溫度值加上攝氏20度。
10. 如申請專利範圍第6項所述的散熱電子系統，更包括： 一濕度感測器，電性連接於該散熱控制器且用以接收一濕度資訊，其中該散熱控制器依據該濕度資訊計算出該第一預設溫度值，或者，該散熱控制器儲存有一濕度與露點溫度值對照表，而比對出該第一預設溫度值。