一種主動控制式計算機系統散熱靜音方法
2023-07-01 15:30:31 1
專利名稱：一種主動控制式計算機系統散熱靜音方法
技術領域：
本發明屬於計算機應用領域，具體地說涉及一種計算機系統實現散熱和靜音的方法。
背景技術：
目前，隨著計算機內電子器件朝高頻高速發展，相應產生的熱量也越來越多，致使計算機內溫度不斷升高，要求計算機系統有更大的通風量。尤其隨著英特爾公司FMB2的CPU的發布，CPU的功率越來越高。業界對CPU的散熱處理就是在其表面貼設一散熱器，且在其散熱器的頂端或側端設置一風扇進行強制對流。為了滿足高發熱量CPU的散熱要求，其散熱風扇的轉速很高，帶來了嚴重的噪音問題。同時，隨著人們對顯示技術的要求，計算機用顯示卡的功率也越來越高，由於受到在普通機箱結構布局的限制，這種大功率顯示卡往往需要採用強制對流的風扇來幫助顯示卡上發熱器件的散熱。而在顯示卡上只能採用低口徑，超高轉速的小風扇，其高頻噪音也越來越成為計算機的主要噪音源；隨著計算機性能的提高，計算機系統中採用的硬碟、內存條、光碟機等部件的發熱功率也越來越高，帶來了計算機整機系統散熱的問題。
市場上已有的計算機，大多採用頂置風扇的CPU散熱器，風扇具有恆定轉速，電源風扇兼作系統出風和電源器件散熱的功能，這種散熱系統往往需要按照計算機的最惡劣環境條件和計算機最大功率來設計，以達到國家規定的安全標準。因此，CPU散熱風扇和電源風扇的轉速一直需要在設定的最高轉速的條件下運行，但是在很多情況下，計算機並不一直處於最惡劣的工作環境條件和滿負荷的運行狀態，在這個時候，計算機系統的散熱能力是過剩了，同時一直處於高速運轉的CPU風扇和電源風扇帶來了嚴重的噪音問題。有的計算機系統中還在機箱後面板上加裝有系統風扇來幫助系統散熱，在高功率顯示卡上也有主動散熱小風扇，在滿足系統散熱要求的同時，噪音的問題也越來越突出。日前，也有對計算機CPU風扇進行轉速控制的技術方案(中國專利99123191.0、01125926.4)。但是這些技術只是根據CPU的溫度來控制計算機內的風扇。而計算機系統中，除CPU風扇外，系統風扇、電源風扇、顯示卡散熱風扇和系統通風風阻都足重要的噪音來源。
發明內容
本發明的目的在於提供一種主動控制式計算機系統散熱靜音方法，在滿足系統散熱要求的同時，儘可能降低系統噪音，給用戶提供性能穩定、安全的計算機產品，創造舒適靜音的工作環境。
為實現上述目的，本發明提供一種主動控制式計算機系統散熱靜音方法，其特徵在於，步驟如下根據系統負載和環境溫度在系統BIOS中設置有一CPU風扇監控溫度值，CPU核心溫度小於設定的監控溫度時，CPU風扇處於V1的低速運行狀態；CPU核心溫度大於設定的監控溫度時，使CPU風扇處於Vh的高速運行狀態。
所述的主動控制式計算機系統散熱靜音方法，還包括如下步驟設定一高一低兩個溫度值，電源進風口溫度小於低的溫度值時，電源風扇以固定低速轉動；電源進風口溫度大於高的溫度值時，電源風扇以固定高速轉動；在兩個溫度中間時，轉速和溫度的關係為線性關係。
所述的主動控制式計算機系統散熱靜音方法，電源進風口溫度的感測是在電源電路板上靠近電源進風口處設熱敏電阻，該熱敏電阻串連於電源風扇與電源電路之間。
所述的主動控制式計算機系統散熱靜音方法，還包括如下步驟增設一系統風扇，設定一高一低兩個溫度值，系統風扇入風口溫度小於低的溫度值時，系統風扇以固定低速轉動；系統風扇入風口溫度大於高的溫度值時，系統風扇以固定高速轉動；在兩個溫度中間時，轉速和溫度的關係為線性關係。
所述的主動控制式計算機系統散熱靜音方法，系統風扇入風口溫度的感測是在風扇體上設有熱敏電阻，該熱敏電阻串列於風扇與給其供電的主板之間。
由上可知，本發明是對計算機系統中所有的主動風扇進行控制，按照系統負荷和系統環境溫度實時設定系統的通風量，以達到系統溫控散熱靜音的目的。
該方法對計算機系統按照系統負載和環境溫度來進行散熱、靜音設計。設計計算機在處於不同工作負荷和不同環境溫度時系統通風量，即在計算機處於低功率的運行狀態時，整個系統要求的通風量也相應減少，在計算機處於大功率的運行狀態時，整個系統要求的通風量也相應增加；同時，系統的通風量隨著環境溫度的增加而相應增加，合理解決系統的散熱要求。
本發明提供的主動控制式計算機系統散熱靜音方法，機箱內後上方固定設有電源、AGP顯卡、PCI擴展卡、中央處理器(CPU)及主板、主動控制式CPU散熱器，散熱器風扇由主板上的CPU溫度監控電路控制。
所述主動控制式電源的電路板上靠近電源進風口處設置一熱敏電阻，該熱敏電阻串連於電源風扇與電源電路之間，用於感應電源進風的溫度，當熱敏電阻感應的溫度變化時，其電阻相應改變，進而改變電源風扇的供電電壓來控制電源風扇的轉速。
本發明還可以在散熱器後方的後背板上設置一系統散熱風扇，該風扇通過主板給其供電，風扇體上設有熱敏電阻，串列於風扇和電路之間。當熱敏電阻感應的溫度變化時，其電阻大小也相應改變，並通過風扇內部的電路設置使其風扇轉速發生相應改變。
本系統通過監控電源進風口或/和系統風扇出風口溫度來表徵系統內部的環境溫度，系統內部的環境溫度受兩方面因素的影響計算機系統所處的外界環境狀況和計算機系統內部發熱器件的負荷。因此按照系統的內部環境溫度來實時設定電源風扇或/和系統風扇的轉速來決定系統的整個通風量，實現了按照計算機實際使用狀況來設計系統散熱能力的模式，在相應的散熱要求下，系統有相應的通風量和相應的風扇轉速，在整體上降低了風扇噪音，達到了平衡系統散熱和噪音的問題。克服了已有計算機系統中按照系統最大散熱要求來設計系統通風量的問題，使得靜音電腦成為可能。
CPU是計算機系統中散熱的關鍵部件，CPU散熱器的風扇噪音也是系統的主要噪音來源之一。CPU核心溫度反映了計算機系統中功率器件的發熱狀況。在CPU內核預置有溫度傳感器，其大小由主板的CPU溫度檢測電路獲得，在系統BIOS中設置有CPU風扇監控溫度值，把CPU的工作溫度分割為兩個區域，系統把通過主板的CPU溫度檢測電路獲得的CPU核心溫度值與預置CPU風扇監控溫度值比較，在不同的溫度區間，CPU風扇處於低轉和高轉不同轉速下。在大部分情況下，計算機系統和CPU一直處於低、中等負荷條件，通過合理設置CPU風扇監控溫度值，可以在保證CPU安全正常工作同時儘量使CPU風扇處於低轉速運行狀態，大大降低系統的噪音。
圖1為本發明系統控制框圖；圖2為CPU風扇轉速與CPU溫度關係；圖3為本發明電源風扇轉速與系統內溫度關係。
具體實施例方式
結合參照圖1，為本發明系統控制框圖。由於本發明所述的電源、CPU以及系統風扇的安裝位置基本屬於公知技術，為避免煩瑣，本發明不推薦其結構圖。
電源電路板上靠近電源進風口處設有熱敏電阻，用來感應電源進風的溫度，該熱敏電阻通過電路與電源風扇串連，當熱敏電阻感應的溫度變化時，其電阻大小也相應改變，進而改變電源風扇的供電電壓來控制電源風扇的轉速。
為加強計算機系統空氣對流，本例還在機箱後背板上設置一系統散熱風扇，把機箱內的空氣向機箱外牽引，以達到系統空氣對流的效果。系統風扇的風扇體上同樣設有熱敏電阻，串連於該風扇與給其供電的主板之間，用於感應系統的溫度。當熱敏電阻感應的溫度變化時，其電阻大小也相應改變，使其風扇轉速發生相應改變。
如何在計算機電源電路板靠近電源進風口處安裝熱敏電阻和在機箱後背板上安裝系統散熱風扇是一個較成熟的技術，本領域的技術人員能輕易理解和想像。
對於大功率顯卡，可以採用被動式散熱器進行散熱，避免使用小口徑散熱風扇，減少了系統的噪音源。
如圖2所示，本系統通過監控CPU核心溫度來調整CPU風扇的轉速，CPU核心溫度反映了計算機系統中功率最大器件的散熱狀況。如圖3所示，CPU風扇採用兩級控制，及低速和高速，當CPU核心溫度小於設定的監控溫度Tj時，通過電壓設定電路，採用低電壓驅動CPU風扇，使CPU風扇處於V1的低速運行狀態；隨著CPU使用功率的提高，CPU的核心溫度也不斷增加，當CPU溫度檢測電路檢測到的CPU核心溫度大於設定的監控溫度Tj時，通過電壓設定電路，採用全電壓驅動CPU風扇，使CPU風扇處於Vh的高速運行狀態。
如圖1所示，本系統通過電源模塊和系統風扇上的溫度傳感器來監控電源進風口和系統風扇出風口溫度，以表徵系統內部的環境溫度。系統內部的環境溫度受兩方面因素的影響計算機系統所處的外界環境狀況和計算機系統內部發熱器件的負荷。在計算機系統處於低負荷或較低的外部環境溫度時，電源風扇的進風口溫度和系統風扇的入風口溫度小於圖3所示的T1，此時，電源風扇和系統風扇都處於V1的最低轉速狀態，隨著系統負荷的增加，系統內溫度也相應增加，電源風扇和系統風扇按照各自不同的電壓自動調整電路來提高風扇的驅動電壓，進而來提高風扇的轉速，轉速提高與溫度升高的關係如圖3所示。當系統內溫度大於T2時，風扇也達到了系統設計的最大轉速Vh，以滿足系統散熱的要求。因此按照系統的內部環境溫度來實時設定電源風扇和系統風扇的轉速來決定系統的整個通風量，實現了按照計算機實際使用狀況來設計系統散熱能力的模式，在相應的散熱要求下，系統有相應的通風量和相應的風扇轉速，在整體上降低了風扇噪音，達到了平衡系統散熱和噪音的問題。克服了已有計算機系統中按照系統最大散熱要求來設計系統通風量的問題，使得靜音電腦成為可能。
本發明採用CPU和電源由溫度進行控制的技術，基本上可以實現本發明的目的。另一個技術特點是，還可以依據需要，在機箱內增設置一系統風扇，並且也可以根據溫度進行控制；或者在電源和系統風扇兩者中有選擇地使其中一個受溫度控制，而另一個則起普通風扇的作用。上面所描述的CPU、電源和系統風扇均由溫度控制，因此上述說明只是用來幫助理解本發明的技術內容，而不是用來限定本發明的權利要求範圍。
本發明的優點是1、按照計算機實際使用狀況來設計系統散熱能力的模式，在相應的散熱要求下，系統有相應的通風量和相應的風扇轉速，在整體上降低了風扇噪音，達到了平衡系統散熱和噪音的問題。克服了已有計算機系統中按照系統最大散熱要求來設計系統通風量的問題，使得靜音電腦成為可能。
2、在滿足計算機系統散熱的同時，可以明顯地降低系統噪音，如表1所示，採用主動控制式散熱靜音方法的計算機，其機箱前面、側面和後面的噪音下降了5～7dB。同時，採用主動控制式散熱靜音方法的計算機主機前面0.5米遠地方的噪音在28dB以下，完全達到了系統靜音的效果。以下噪音對比測試是在同一臺計算機系統結構上進行的，環境溫度為30℃，計算機負荷為70％。
表1計算機系統噪音對比
3、對大功率顯示卡，可以採用被動式散熱片散熱，除去了顯示卡散熱片上的小口徑高轉速風扇，減少了系統的噪音來源。
4、通過系統風扇和電源風扇對CPU散熱器周圍氣流的引導，使得CPU散熱器的進風氣體溫度大大下降，在相同的系統結構中，採用普通CPU散熱器就可以滿足散熱要求，使得整個機箱散熱系統的造價大大降低，提高了整機的經濟性。
5、計算機系統中的電源風扇、CPU風扇和系統風扇，在大部分時間內都處於低功率狀態，減小了整機的功耗，提高了風扇的使用壽命。
權利要求
1.一種主動控制式計算機系統散熱靜音方法，其特徵在於，步驟如下根據系統負載和環境溫度在系統BIOS中設置有一CPU風扇監控溫度值，CPU核心溫度小於設定的監控溫度時，CPU風扇處於V1的低速運行狀態；CPU核心溫度大於設定的監控溫度時，使CPU風扇處於Vh的高速運行狀態。
2.根據權利要求1所述的主動控制式計算機系統散熱靜音方法，其特徵在於，還包括如下步驟在電源風扇進風口處設置溫度感應裝置，用於感應電源進風的溫度，根據電源進風溫度的變化來控制電源風扇的轉速。
3.根據權利要求2所述的主動控制式計算機系統散熱靜音方法，其特徵在於，設定一高一低兩個溫度值，電源進風口溫度小於低的溫度值時，電源風扇以固定低速轉動；電源進風口溫度大於高的溫度值時，電源風扇以固定高速轉動；在兩個溫度中間時，轉速和溫度的關係為線性關係。
4.根據權利要求2所述的主動控制式計算機系統散熱靜音方法，其特徵在於，所述溫度感應裝置是設在電源電路板上靠近電源進風口處的熱敏電阻，該熱敏電阻串連於電源風扇與電源電路之間。
5.根據權利要求1或2所述的主動控制式計算機系統散熱靜音方法，其特徵在於，還包括如下步驟設置一系統風扇，設定一高一低兩個溫度值，系統風扇入風口溫度小於低的溫度值時，系統風扇以固定低速轉動；系統風扇入風口溫度大於高的溫度值時，系統風扇以固定高速轉動；在兩個溫度中間時，轉速和溫度的關係為線性關係。
6.根據權利要求5所述的主動控制式計算機系統散熱靜音方法，其特徵在於，所述系統風扇入風口溫度的感測是在風扇體上設有熱敏電阻，該熱敏電阻串列於風扇與給其供電的主板之間。
全文摘要
一種主動控制式計算機系統散熱靜音方法，步驟如下根據系統負載和環境溫度在系統BIOS中設置有一CPU風扇監控溫度值，CPU核心溫度小於設定的監控溫度時，CPU風扇處於V1的低速運行狀態；CPU核心溫度大於設定的監控溫度時，使CPU風扇處於Vh的高速運行狀態。本發明在滿足系統散熱要求的同時，儘可能降低系統噪音，給用戶提供性能穩定、安全的計算機產品，創造舒適靜音的工作環境。
文檔編號G06F11/30GK1749923SQ20051009141
公開日2006年3月22日 申請日期2002年9月12日 優先權日2002年9月12日
發明者左衛東, 楊大業, 劉靜 申請人:聯想(北京)有限公司