[发明专利]一种具有可分级调整散热功能的电子装置

说明书

本申请揭露一种基于对电子装置进行散热的风扇功率进行控制的系统与方法。电子装置包含电源供应单元，以及耦接于电源供应单元的风扇。控制器，耦接于风扇，电子装置又包含由风扇所冷却的至少一个电子元件。控制器用于：将至少一个电子元件进行分级；以及根据至少一个电子元件的分级，调节风扇供给的电源供应。

技术领域

本发明相关于一种电子装置的风扇冷却系统，且特别是一种可根据电子装置的类型(type)以调节风扇功率的系统。

背景技术

一般而言，电子装置中，例如为服务器(server)，通常都会包括多个电子元件，其连接于一个电源供应单元。服务器的内部电子元件包括例如控制器、处理器、局域网络插卡、硬盘、以及固态硬盘等，常因操作而产生大量热量。当散热效率过低而导致电子装置过热时，通常会关闭或阻碍上述这些元件的操作，服务器目前的设计为藉由内部的气流来带走电子元件产生的热量。传统上，服务器还包括附于电子元件(例如处理器)上的各种散热器(heat sink)，散热器通常由导热材料所组成，散热器吸收电子元件的热量，并将热量从电子元件传递出去。散热器中热量须从服务器中排出，这种热量通常由风扇系统产生的气流排出，风扇系统可加速通过元件和散热器的气流。所产生的气流，将收集自电子元件的热量带离元件和散热器。

已知服务器等之类的电子装置中，系统工作功率通常会受到冷却元件的散热设计的限制。所以，电子装置的操作效率或速度亦受到散热设计的限制，有时元件必须以较低的速度运行，以避免过热。根据能量转换的原理，风扇冷却元件的功率限制与流过装置的空气量具有比例关系。空气流量越大，用于冷却的空气越多，可以藉以提高系统的操作效率。高功率系统可包含较高功率元件(例如CPU)，以增加的计算速度。当然，更大的气流需要更大的风扇功率，电子装置功率也须增加。多种风扇可提供足够的冷却，其中不同的风扇控制机制可平衡冷却能力与所产生的噪音。

因为风扇噪音随风扇转速呈指数增加，因此，小部分降低每分钟的转数(RPM)可使风扇噪音大幅降低。但是，如果风扇转速降低太多，元件可能因散热不佳而过热。已知调节风扇功率的技术中，一种是使用脉冲宽度调制(PWM)控制信号，亦即，在固定频率下脉冲宽度调制控制信号用以打开和关闭风扇的电源，利用占空比(duty-cycle)来调节控制风扇的速度，所谓的占空比是指在一个周期内，工作时间与总时间的比值，若占空比越大，则风扇旋转得越快。一般须谨慎选择合适的频率，如果信号频率太慢，风扇的速度将在脉冲宽度调制周期内出现明显振荡。当换向(commutation)是藉由风扇的正负极端子供电电路的电路完成的，频率可能出现太高的情形。若藉由过快的脉冲宽度调制以控制风扇(或内部换向电子设备)时，又可能导致内部换向电子设备停止正常工作。因此，综上所述，适当的频率范围常为从20Hz到160Hz，且脉冲宽度调制上升和下降时间必须够慢，以确保风扇的长期使用的可靠性。

此外，不同元件的冷却要求可能不同，这些要求通常可在对应元件的产品规范中可找到，例如处理器、电路插卡或存储器设备等。在目前的设备中，一般的冷却解决方案是根据最坏情况的要求，所有的情况下皆可藉由相同风扇控制参数控制风扇功率，此方法可用于确保所有元件满足其各自的散热要求。然而，藉由设置几种级别以简单控制风扇功率，用以符合最坏情况下的散热要求，对于节省能量或降低风扇噪音仍然是不足的。

如上所述，需要一种能充分冷却装置与元件、且使耗能最小化的风扇控制系统，还需要一种对各元件进行分级并对应地改变风扇占空比的系统，对特定元件能确保充分散热。根据另一需要，本发明也提供一种风扇控制系统，此系统可以基于最小化风扇转速来最小化风扇噪音。

发明内容

本发明的一示例为具有可调式散热控制的电子装置。电子装置包含：电源供应单元，以及耦接于电源供应单元的风扇。控制器，耦接于风扇，电子装置包含由风扇所冷却的至少一个电子元件。控制器用于：将至少一个电子元件进行分级；以及根据至少一个电子元件的分级，调节风扇供给的电源供应。