散热控制系统及其方法

文档序号:34030 发布日期:2021-09-24 浏览:10次 >En<

阅读说明:本技术 散热控制系统及其方法 (Heat dissipation control system and method thereof ) 是由 陈侑骏 林官毅 王文志 罗其钧 郑榆 杨正宜 黄以民 郑富元 侯永晟 于 2020-12-31 设计创作,主要内容包括:本申请提供一种散热控制系统,包含风扇控制模块、芯片组、中央处理单元、显卡风扇模块、显卡芯片及嵌入式控制器。风扇控制模块用以控制第一风扇,第一风扇设定以对应第一占空比;芯片组电性连接风扇控制模块;中央处理单元用以输出第一热源信息;显卡风扇模块用以控制第二风扇,第二风扇设定以对应第二占空比;显卡芯片电性连接显卡风扇模块,用以输出第二热源信息;嵌入式控制器电性连接芯片组、中央处理单元及显卡芯片,嵌入式控制器根据第一热源信息及第二热源信息动态调整第一占空比及第二占空比。(The application provides a heat dissipation control system, which comprises a fan control module, a chip group, a central processing unit, a display card fan module, a display card chip and an embedded controller. The fan control module is used for controlling a first fan, and the first fan is set to correspond to a first duty ratio; the chipset is electrically connected with the fan control module; the central processing unit is used for outputting first heat source information; the display card fan module is used for controlling a second fan, and the second fan is set to correspond to a second duty ratio; the display card chip is electrically connected with the display card fan module and used for outputting second heat source information; the embedded controller is electrically connected with the chipset, the central processing unit and the display card chip, and dynamically adjusts the first duty ratio and the second duty ratio according to the first heat source information and the second heat source information.)

散热控制系统及其方法

技术领域

本申请有关一种散热控制系统,尤指一种利用风扇的散热控制系统。

背景技术

现今的组装电脑,其散热器与风扇的控制信号都是连接到主机板做统一的控制,但是因为组装电脑中各项零组件都是由使用者自行购买安装的,因此每一台组装电脑的散热能力不仅大不相同,也无法像品牌套装电脑一样在出厂前校准好散热系统。

在主机板上控制风扇时,BIOS或是软件发出的占空比(duty cycle)会通过风扇控制模块来控制风扇转动,所以无论是BIOS或软体,都是以占空比温度曲线来控制风扇转速,占空比的数值愈大,风扇转速就愈快,因此由占空比温度曲线可以看到当温度愈高时,风扇转速就愈高,但是风扇转速愈高就同时会伴随着更大的噪音。

目前作法是主机板在出厂前会在风扇控制模块中预设有占空比温度曲线,但因为每个风扇对于同样的占空比所反应出来的每分钟转速(RPM)都不同,所以主机板会开放控制介面给使用者自行调整风扇转速,如此一来,使用者想要调整到平衡散热与噪音的状态,就必须不断的自行调整占空比温度曲线,并来回进行测试验证才能完成调整,非常不方便。

发明内容

本申请所要解决的技术问题在于提供一种散热控制系统,包含风扇控制模块、芯片组、中央处理单元、显卡风扇模块、显卡芯片以及嵌入式控制器。风扇控制模块用以控制第一风扇,第一风扇设定以对应第一占空比;芯片组电性连接风扇控制模块;中央处理单元电性连接芯片组,用以输出第一热源信息;显卡风扇模块用以控制第二风扇,第二风扇设定以对应第二占空比;显卡芯片电性连接显卡风扇模块,用以输出第二热源信息;嵌入式控制器电性连接芯片组、中央处理单元及显卡芯片,嵌入式控制器根据第一热源信息及第二热源信息动态调整第一占空比及第二占空比。

本申请另外提供一种散热控制方法,其通过嵌入式控制器执行,嵌入式控制器至少接收来自第一热源装置的第一热源信息以及来自第二热源装置的第二热源信息,并根据第一热源信息及第二热源信息动态调整至少二风扇,包含第一风扇及第二风扇,此散热控制方法包含:进行筛选步骤:嵌入式控制器根据第一热源信息及第二热源信息进行筛选,以筛选第一热源装置及第二热源装置的至少其中之一需要散热;进行测试步骤:嵌入式控制器逐步降低至少二风扇的转速,并纪录第一热源装置对应输出的第一热源信息的变化,以及第二热源装置对应输出的第二热源信息的变化;以及进行预测步骤:嵌入式控制器根据第一风扇的转速、第二风扇的转速以及第一热源信息及第二热源信息的变化可分别获得第一散热参数以及第二散热参数,且嵌入式控制器通过内建的转换模型,将第一散热参数转换为第一风扇设定参数,以及将第二散热参数转换为第二风扇设定参数,使嵌入式控制器根据第一热源信息、第二热源信息及第一风扇设定参数调整第一风扇的第一占空比,以及根据第一热源信息、第二热源信息及第二风扇设定参数调整第二风扇的第二占空比。

综上所述,本申请使用嵌入式控制器可以随时纪录各热源装置与风扇的信息,通过适当地调整风扇转速并观察热源装置的温度变化,分析出热源装置与风扇之间的关联性,将风扇的占空比最佳化,以降低噪音并保有散热的能力,进而达到散热与噪音之间的平衡。

有关本申请的其它功效及实施例的详细内容,配合图式说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为根据本申请一实施例的散热控制方法的流程示意图;

图2为根据本申请一实施例的散热控制系统的架构示意图;

图3为根据本申请一实施例的第一散热占空比曲线及第二散热占空比曲线的示意图;

图4为根据本申请一实施例的第一占空比温度曲线及第二占空比温度曲线的示意图;

图5为根据本申请一实施例的转换模型的架构示意图;

图6为根据本申请一实施例的散热控制系统的方块示意图;

图7为根据本申请一实施例的温度-噪音-风扇占空比的曲线图。

具体实施方式

在下文的实施方式中所述的位置关系,包括:上,下,左和右,若无特别指明,皆是以图式中组件绘示的方向为基准。

请同时参阅图1及图2所示,散热控制方法通过嵌入式控制器12执行,嵌入式控制器12至少接收来自第一热源装置14的第一热源信息以及来自第二热源装置16的第二热源信息,并根据第一热源信息及第二热源信息动态调整至少二风扇,包含第一风扇18及第二风扇20。散热控制方法依序包含步骤S10的筛选步骤、步骤S20的测试步骤以及步骤S30的预测步骤。

如步骤S10所示,进行筛选步骤:在电脑运作时,嵌入式控制器12会每隔一段时间记录第一热源装置14及第二热源装置16的第一热源信息及第二热源信息,且根据不同的使用者习惯会有不同的热源信息,因此,嵌入式控制器12会根据第一热源信息及第二热源信息的变化进行筛选,以筛选第一热源装置14及第二热源装置16的至少其中之一需要散热;其中在筛选出第一热源装置14及第二热源装置16都需要散热时,嵌入式控制器12会先设定第一热源装置14及第二热源装置16需要散热的权重,以确认散热的优先顺序。在一实施例中,第一热源信息及第二热源信息为温度、电压电流、功耗或转速。

如步骤S20所示,进行测试步骤:嵌入式控制器12逐步降低第一风扇18及第二风扇20的转速,并纪录第一热源装置14对应输出的第一热源信息的变化,以及第二热源装置16对应输出的第二热源信息的变化。

详言之,在第一热源装置14需要散热时,当第一热源信息趋于稳定时,嵌入式控制器12逐步降低第一风扇18及第二风扇20的转速,并同时纪录第一热源装置14对应输出的第一热源信息的变化,当第一热源信息的变化超过第一限制值时,调回第一风扇18及第二风扇20的转速并将第一热源信息的变化维持在不超过第一限制值。

在第二热源装置16需要散热时,当第二热源信息趋于稳定时,嵌入式控制器12逐步降低第一风扇18及第二风扇20的转速,并同时纪录第二热源装置16对应输出的第二热源信息的变化,当第二热源信息的变化超过第二限制值时,调回第一风扇18及第二风扇20的转速并将第二热源信息的变化维持在不超过第二限制值。在一实施例中,嵌入式控制器12可以同时或分别降低第一风扇18及第二风扇20的转速,且调降的比例可以为相同或不相同者。

如步骤S30所示,进行预测步骤:嵌入式控制器12根据第一风扇18的转速与第一热源信息及第二热源信息之间的变化(包含第一风扇18的转速与第一热源信息之间的变化以及第一风扇18的转速与第二热源信息之间的变化)可以获得第一风扇18对应的第一散热参数,以及根据第二风扇20的转速与第一热源信息及第二热源信息之间的变化(包含第二风扇20的转速与第一热源信息之间的变化以及第二风扇20的转速与第二热源信息之间的变化)可以获得第二风扇20对应的第二散热参数。

接着,嵌入式控制器12通过内建的转换模型121,将第一散热参数转换为第一风扇设定参数以及将第二散热参数转换为第二风扇设定参数,使嵌入式控制器12根据第一热源信息、第二热源信息及第一风扇设定参数调整第一风扇18的第一占空比,以及根据第一热源信息、第二热源信息及第二风扇设定参数调整第二风扇20的第二占空比。

其中,嵌入式控制器12还可重复进行步骤S10的筛选步骤、步骤S20的测试步骤及步骤S30的预测步骤,并反复比对结果是否于上一次相符,若否,则可选择另一组新的第一风扇设定参数及第二风扇设定参数,再重复进行步骤S10~S30,直至将比对结果收敛至相符为止,亦即,重复进行步骤S10~S30,每次获得的比对结果都为同一组的第一风扇设定参数及第二风扇设定参数即代表收敛至相符,此时表示第一风扇18及第二风扇20设定完成。

在一实施例中,嵌入式控制器12选择新的一组第一风扇设定参数及第二风扇设定参数时,包含动态调整原本的第一风扇设定参数及第二风扇设定参数,将调整后的第一风扇设定参数及第二风扇设定参数作为新的一组风扇设定参数。

在一实施例中,第一散热参数为第一散热占空比曲线,且第二散热参数为第二散热占空比曲线,第一散热占空比曲线及第二散热占空比曲线可参考图3所示。第一风扇设定参数为第一占空比温度曲线,且第二风扇设定参数为第二占空比温度曲线,第一占空比温度曲线及第二占空比温度曲线则可参考图4所示。

请同时参阅图1、图2及图5所示,在步骤S20中,嵌入式控制器12根据第一风扇18的转速与第一热源信息及第二热源信息之间的变化获得的第一散热占空比曲线(第一散热参数)或是根据第二风扇20的转速与第一热源信息及第二热源信息之间的变化获得的第二散热占空比曲线(第二散热参数)只具有局部的散热占空比曲线,如图5所示的左侧曲线所示;此局部的第一散热占空比曲线及第二散热占空比曲线经过转换模型121预测处理后,即可转换输出为如图5的右侧曲线所示的第一占空比温度曲线及第二占空比温度曲线。

在一实施例中,转换模型121在设计端阶段尝试不同的电脑零件组合,并根据不同的组合特性,以通过大量实验来搜集所有风扇从占空比0%至100%的数据,进而确认分类,才能给予相应的风扇设定参数。

以图2所示的散热控制系统的架构为例,请参阅图2所示,在嵌入式控制器12训练转换模型的步骤还包含:将第一风扇18的第一占空比由0%逐步调整至100%,并记录第一热源装置14及第二热源装置16的散热情况,以建立第一散热占空比曲线。再将第二风扇20的第二占空比由0%逐步调整至100%,并记录第一热源装置14及第二热源装置16的散热情况,以建立第二散热占空比曲线。

其中第一散热占空比曲线及第二散热占空比曲线亦如图3所示。根据第一散热占空比曲线及第二散热占空比曲线与第一热源装置及第二热源装置的芯片规范参数,以分别建立第一风扇对应的第一参考占空比温度曲线及第二风扇对应的第二参考占空比温度曲线,其中第一参考占空比温度曲线及第二参考占空比温度曲线亦如图4所示。

具体言之,从图3可以看出,第一风扇18或第二风扇20对第一热源装置14的有效占空比为80%左右,对第二热源装置16的有效占空比为60%左右,再结合作为芯片规范参数的芯片规范的温度上限,即可完成如图4所示的参考占空比温度曲线。不断重复进行前述步骤,以取得大量的第一参考占空比温度曲线及第二参考占空比温度曲线,并通过支援向量机等监督式机械学习方式,以根据大量的第一散热占空比曲线与第一参考占空比温度曲线之间的关系以及第二散热占空比曲线与第二参考占空比温度曲线之间的关系训练出转换模型121。通过此转换模型121,嵌入式控制器12只需要局部的散热占空比曲线,即可以预测出对应的占空比温度曲线。

在电脑中,最常见的热源装置为中央处理单元、显卡上的显卡芯片或是固态硬碟等,底下以最常见的中央处理单元及显卡芯片来分别作为本申请的热源装置。

请参阅图6所示,散热控制系统10包含风扇控制模块22、芯片组24、中央处理单元26、显卡风扇模块28、显卡芯片30以及嵌入式控制器12。

风扇控制模块22主要用以控制并驱动第一风扇18,且第一风扇18设定以对应第一占空比,芯片组24电性连接风扇控制模块22并用以传输信息,中央处理单元26电性连接芯片组24并用以输出第一热源信息,显卡风扇模块28主要用以控制并驱动第二风扇20,且第二风扇20设定以对应第二占空比,显卡芯片30电性连接显卡风扇模块28并用以输出第二热源信息。

嵌入式控制器12电性连接芯片组24、中央处理单元26及显卡芯片30,且嵌入式控制器12还内建有转换模型121,用以将根据第一风扇18的转速与第一热源信息及第二热源信息间的变化所建立的第一散热参数转换为第一风扇设定参数,以及用以将根据第二风扇20的转速与第一热源信息及第二热源信息间的变化所建立的第二散热参数转换为第二风扇设定参数,使嵌入式控制器12可根据第一热源信息、第二热源信息及第一风扇设定参数调整第一风扇18的第一占空比以及根据第一热源信息、第二热源信息及第二风扇设定参数调整第二风扇20的第二占空比。

其中,上述风扇控制模块22、芯片组24、中央处理单元26及嵌入式控制器12位于主机板34上。并且,显卡36除了包含显卡风扇模块28及显卡芯片30之外,还包含显卡电源模块32电性连接显卡芯片30,以提供所需的电源。

在调整第一风扇18的第一占空比时,嵌入式控制器12会根据第一热源信息、第二热源信息及第一风扇设定参数产生对应的第一占空比数据传送给芯片组24,芯片组24再将第一占空比数据传送至风扇控制模块22,风扇控制模块22根据第一占空比数据产生第一驱动信号至第一风扇18,以据此调整第一风扇18的第一占空比,使第一风扇18以调整后的第一占空比进行运转。

在调整第二风扇20的第二占空比时,嵌入式控制器12会根据第一热源信息、第二热源信息及第二风扇设定参数产生对应的第二占空比数据传送给显卡芯片30,显卡芯片30再根据第二占空比数据产生第二控制信号并将第二控制信号传送至显卡风扇模块28,显卡风扇模块28根据第二控制信号产生第二驱动信号至第二风扇20,以据此调整第二风扇20的第二占空比,使第二风扇20以调整后的第二占空比进行运转。

在一实施例中,请参阅图6所示,风扇控制模块22还包含超级输入输出控制器(SIO)221、风扇驱动芯片222以及连接接口223。超级输入输出控制器221电性连接芯片组24,以接收第一占空比数据并产生第一控制信号,风扇驱动芯片222电性连接超级输入输出控制器221及连接接口223,且连接接口223电性连接第二风扇18,风扇驱动芯片222根据第一控制信号产生对应的第一驱动信号,通过连接接口223传送至第一风扇18,以调整第一风扇18的第一占空比。

请同时参阅图1至图6所示,将嵌入式控制器12内的中央处理单元26视为第一热源装置14,以及将显卡芯片30视为第二热源装置16,则在进行散热控制方法的详细过程(包筛选步骤、测试步骤及预测步骤)以及建立转换模型121的过程是与图2所示的实施例相同,故可参考前述说明,于此不再赘述。

在一实施例中,请同时参阅图2及图6所示,第一风扇18的第一占空比及第二风扇20的第二占空比最高为80%(最大效率值)。请参阅图7所示,嵌入式控制器12的调整方式是参考图7的温度-噪音-风扇占空比的曲线图,由图7可以发现,在风扇占空比达到80%处达到温度与噪音的平衡,因此将第一风扇18的第一占空比及第二风扇20的第二占空比最高设定为80%,以作为最大效率值。因此,本申请可以根据目前最需要散热的热源装置,将对它最有散热帮助的风扇转速依其效率拉高,并将较无帮助的风扇转速拉低,以同时达到散热和降低风扇噪音的效果。

综上所述,本申请使用的嵌入式控制器可以随时纪录各热源装置与风扇的信息,通过适当的调整风扇转速并观察热源装置的温度变化,分析出热源装置与风扇之间的关联性,将风扇的占空比最佳化,以降低噪音并保有散热的能力,进而达到散热与噪音之间的平衡。另一方面,本申请转换模型的演算法是建立在嵌入式控制器内,在执行时不会占用的中央处理单元的效能,是独立于作业系统运作的,故不会影响电脑效能。

以上所述的实施例及/或实施方式,仅是用以说明实现本申请技术的较佳实施例及/或实施方式,并非对本申请技术的实施方式作任何形式上的限制,任何本领域技术人员,在不脱离本申请内容所公开的技术手段的范围,当可作些许的更动或修饰为其它等效的实施例,但仍应视为与本申请实质相同的技术或实施例。

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