专利名称：控制电子系统中的风扇的系统和方法
控制电子系统中的风扇的系统和方法
背景技术：
封入机箱内的电子系统生成通常由风扇耗散的热，该风扇将空气经过机箱中的通 风口排出。如果散热量例如由于风扇的故障或者通风口的阻塞而减少，则可能出现对系统 中的电子部件的损坏。
可以参照以下附图更好地理解本公开内容的许多方面。附图中的部件未必按比例 绘制，而是着重于清楚地图示本公开内容的原理。图1是根据如这里公开的控制风扇的系统和方法的一个实施例的电子系统的透 视直观图。图2是描述来自图1的电子系统的气流特性的曲线图。图3是包括来自图1的风扇和风扇监视器逻辑的框图。图4是图示了来自图1的风扇监视器逻辑的一个实施例的操作的流程图。图5是来自图1的电子系统的硬件框图。
具体实施例方式图1是电子系统的透视直观图。电子系统100包括机箱110、风扇120和一个或 者多个电子部件130。风扇120包含于机箱110内并且设置成沿着路径140生成气流，从 而空气流过风扇120、流经部件130并且流出一个或者多个槽150或者孔160。因此，部件 130中积累的热被耗散。特定电子系统100的设计作为部件130、槽150和孔160在机箱110内的放置的 结果而产生对气流的一定量的阻力(称为反压力或者阻抗)。风扇120必须克服这一反压力 以便移动空气经过电子系统100。当灰尘和污垢聚集于电子系统100内时或者当电子系统 100放置于阻止空气进入或者退出槽150和孔160的位置(例如靠近墙壁放置)时反压力增 加。反压力的增加意味着风扇120在相同速度下移动更少的空气，或者(换而言之)必须旋 转得更快以移动相同量的空气。电子系统100也包括风扇监视器逻辑170，其监视反压力的增加并且如果反压力 达到阈值则产生报警。(虽然逻辑170在图1中驻留于风扇120上，但是这仅是出于图示的 目的，并且逻辑170可以在物理上位于系统100内的任何地方。)风扇监视器逻辑170不直 接测量反压力，而是结合关于电子系统100的特性尤其是关于经过电子系统100的期望气 流的先验知识使用风扇120的当前状态来间接确定反压力。图2是描述电子系统100的气流特性的曲线图。水平轴代表气流速率(立方英尺 每分钟)，而垂直轴代表电子系统100内的反压力。针对特定输入电压的风扇曲线210绘制 在不同反压力下由风扇产生的气流。在反压力为零时产生最大气流(曲线的右侧)，并且气 流随着反压力的增加而减少，其中气流在反压力为某一量时为零(曲线的左侧)。风扇曲线 210A描述特定风扇在4. 2伏特的行为，以及风扇曲线210B描述相同风扇在4. 8伏特的行为。目标气流区220指示适合于电子系统100的冷却需要的经过电子系统100的气流 的范围。通常，系统设计者基于由电子系统100产生的热计算适当的气流范围。另外，由于 可以根据风扇速度计算风扇气流，所以也可以按照风扇速度Tmin至Tmax而不是按照气流来 限定目标气流区220。在图2中所示示例中，目标气流区220A在3700与4300之间(对于向 风扇输入4. 2V)。比在风扇速度Tmin产生的气流更少的气流可以指示系统反压力高于希望的或者风 扇本身磨损，任一情况都造成温度增加和部件故障的概率增加。因此，风扇监视器逻辑170 检测风扇速度何时低于Tmin并且生成报警。风扇监视器逻辑170的一些实施例在表或者其它数据结构中存储风扇速度阈值 Tmin和/或1~_。如上所述，每个风扇速度阈值与风扇控制输入值(例如电压)相关联。在一 些实施例中，使用多个表，每个风扇控制输入值有一个表(例如3. 5V表、4. OV表、4. 2V表、 5. OV表等)。在其它实施例中，用于多个风扇控制输入值的风扇速度阈值全都存储于相同表 中，其中该表的具体部分与每个风扇控制输入值关联(例如，第一条目指示用于3. 5V的阈 值、第二条目指示用于4. OV的阈值等)。本领域普通技术人员应当理解，风扇速度阈值可以 存储于任何形式的非易失性储存器(包括诸如硬盘等的辅助存储机构)中。可以用各种方式填充风扇速度阈值表。在电子系统100的一些实施例中，(例如在 制造之后)测试具体样式(make)/型号的电子系统100以针对电子系统100的冷却需要确 定适当的风扇速度阈值，然后用这些阈值填充该样式/型号的每个实例。也就是说，阈值是 产品特有的、而不是个体系统所特有的。在其它实施例中，用针对系统的特定实例而定制的值填充风扇速度阈值表。在这 些实施例中的一些实施例中，通过监视系统的行为以产生历史来获知这些定制值。例如，可 以假设系统的冷却在从工厂装运时处于峰值效率，因而风扇监视器逻辑170可以在前N个 引导周期期间或者在前M个操作小时内在各个电压下记录风扇速度。阈值可以确定为记录 的风扇速度的平均值，并且用计算的阈值填充该表。一些现有电子系统使用不同种类的风扇速度表，即将温度触发点与风扇速度相关 的风扇速度表如果温度达到指定阈值，则将风扇速度增加至在表中指定的值。在电子系统 100的一些实施例中，风扇监视器逻辑170使用的风扇速度阈值Tmin和/或Tmax也存储于风 扇速度-温度表中。图3是包括来自图1的风扇120和风扇监视器逻辑170的框图。风扇控制器310 通过向风扇120提供的驱动信号320的输出来控制风扇120的速度。在一些实施例中，驱 动信号320为可变DC电压。在其它实施例中，单独向风扇120供应DC电压，并且DC电压 由脉宽调制的驱动信号320调制。风扇控制器310利用反馈回路，在反馈回路中，风扇速度 信号330被用来调节驱动信号320。风扇120因此具有控制风扇速度350的可配置风扇控制设置340。风扇监视器逻 辑170从风扇控制器310获得当前风扇控制设置340和当前风扇速度350。在一些实施例 中，风扇控制设置340和/或风扇速度350是通过风扇控制器310内的寄存器提供的数字 值。在这些实施例中的一些实施例中，风扇监视器逻辑170对风扇控制设置340和/或风 扇速度350的数字值进行转译。例如，一些风扇控制器使用8位寄存器来控制风扇速度，其中零值表示OV (风扇关)并且OxFF值表示最大电压如5. 0V。在这样的情况下，风扇监视器 逻辑170可以从OxFF转译成5。作为另一示例，一些风扇控制器提供报告在单次旋转中的 时钟周期数目的寄存器。在这样的情况下，风扇监视器逻辑170可以通过将报告的时钟周 期数目乘以60 X时钟频率来计算速度(例如转数每分钟)。风扇监视器逻辑170比较当前风扇速度350和与当前风扇控制设置340关联的期 望范围。如果风扇速度超范围，则风扇监视器逻辑170生成报警360。在一些实施例中，报 警360采用到驻留于电子系统100中的主处理器的中断的形式。图4是图示了风扇监视器逻辑170的一个实施例的操作的流程图。过程400始于 块410，其中风扇监视器逻辑170获得风扇速度350的当前值。在块420，风扇监视器逻辑 170获得风扇控制设置340的当前值。在过程400的另一变化(未示出)中，风扇监视器逻 辑170在块420将风扇控制设置成最大值(例如最大电压、最小脉冲宽度等)而不是获得当 前风扇控制值。这一变化具体地在最大输入处测试风扇速度，而不是使用碰巧发生的任何 风扇输入来测试风扇速度。在块430，风扇监视器逻辑170确定与当前风扇控制设置340关联的风扇速度阈 值(例如，通过在与风扇控制设置340或者与转译的风扇控制设置340关联的表中查找该阈 值)。在块440，风扇监视器逻辑170比较(在块410获得的)风扇速度350与(在块430获 得的)阈值。风扇监视器逻辑170然后基于比较来生成报警如果风扇速度350达到或者 超过阈值，则过程400完成；如果风扇速度350在阈值以下，则在块450生成报警，并且过程 400完成。过程400可以以独立程序(例如诊断实用程序)实施或者实施为电子系统100的基 本输入/输出系统(BIOS)的部分。可以周期性地(例如根据计时器滴答(timer tick)、在 安排的时间等)、在上电时或者在重置时执行过程400。图5是电子系统100的硬件框图。电子系统100包括处理器510、存储器520、风 扇监视器逻辑170和非易失性储存器530。经由总线540耦合这些部件。在这一示例实施 例中，(前文结合图3和图4描述的)风扇速度阈值表550存储于储存器530中。非易失性 储存器的示例包括例如硬盘、闪速RAM、闪速ROM、EEPROM等。从图5中省略了本领域技术 人员已知的许多常规部件，这些部件对于解释电子系统100的操作不是必须的。可以以软件、硬件或者其组合实施风扇监视器逻辑170。在一些实施例中，以存储 于存储器520中并且由处理器510执行的软件实施逻辑170。在其它实施例中，以硬件实施 逻辑170，该硬件包括但不限于可编程逻辑器件(PLD)、可编程门阵列(PGA)、现场可编程门 阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SoC)和系统级封装(SiP)。逻辑170可以包含于任何计算机可读介质中以供指令执行系统、装置或者设备使 用或者结合指令执行系统、装置或者设备使用。在本公开内容的上下文中，“计算机可读介 质”可以是可以存储程序以供指令执行系统使用或者结合指令执行系统使用的任何装置。 计算机可读介质可以例如但不限于基于电子、磁、光学、电磁或者半导体技术。使用电子技 术的计算机可读介质的具体示例将包括(但不限于)以下随机存取存储器(RAM)；只读存 储器(ROM)；可擦除可编程只读存储器(EPR0M或者闪存)。使用磁技术的具体示例包括(但 不限于)便携式计算机盘。使用光学技术的具体示例包括(但不限于)紧致盘只读存储器 (CD-ROM)。
这里的流程图提供根据本公开内容的实施例的风扇监视器逻辑170的操作示例。 可选地，这些图可以视为描绘在风扇监视器逻辑170中实施的方法的示例的动作。在这些 图中的块代表过程、功能、模块或者代码部分，这些过程、功能、模块或者代码部分包括用于 实施过程中的逻辑功能或者步骤的一个或者多个可执行指令。在本公开内容的范围内也包 括替代实施方式。在这些替代实施方式中，可以以与示出或讨论的顺序不同的顺序执行功 能，包括基本上并行或者按照相反顺序执行功能，这取决于涉及到的功能。这里说明的软件部件是被选择为说明如何在系统和方法的一些实施例中的部件 之间分割功能的抽象概念以便对过程纹理抗混淆(anti-alias)。其它功能划分也是可能 的，并且这些其它可能性意欲在本公开内容的范围内。另外，就按照具体数据结构(例如阵 列、列表、标志、指针、集合等)描述软件部件来说，可以改为使用提供类似功能的其它数据 结构。作为仅仅一个示例，特定实施方式可以使用链接列表而不是阵列。已经出于说明和描述的目的给出了前文描述。其并不打算是穷尽的或者使本公开 内容限于公开的精确形式。明显修改或者变化鉴于上述教导是可能的。然而，选择和描述 讨论的实施方式以说明本公开内容的原理及其实际应用以由此使本领域普通技术人员能 够在各种实施方式中以及以适合于设想的特定用途的各种修改利用本公开内容。所有这样 的修改和变化在本公开内容的范围内，所述范围由所附权利要求在按照它们被合理和合法 授权的宽度来解释时确定。
权利要求
1.一种提供与电子系统中的风扇关联的报警的方法，所述方法包括 获得所述风扇的控制设置和所述风扇的当前速度；确定与所获得的控制设置关联的风扇速度阈值； 比较所述风扇速度阈值与所述当前速度；并且 基于所述比较来生成报警。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定还包括确定每个与多个风扇控制设置中的一个对应风扇控制设置关联的多个风扇速度阈值 中的哪个风扇速度阈值与所获得的控制设置关联。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括存储每个与多个风扇控制设置之一关联的多个 风扇速度阈值，其中所述确定还包括确定所述多个风扇速度阈值中的哪个风扇速度阈值与所获得的控制设置关联。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述风扇的操作来确定所述多个风扇速度 阈值。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括 在多个风扇控制设置下监视风扇速度；基于所述监视，确定每个与所述多个风扇控制设置中的一个对应风扇控制设置关联的 多个风扇速度阈值；并且存储所述多个风扇控制设置， 其中确定所述风扇速度阈值还包括确定所述多个风扇速度阈值中的哪个风扇速度阈值与所获得的控制设置关联。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述生成还包括 向所述电子系统的用户通知风扇速度阈值条件。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述生成还包括 记录错误消息，所述错误消息报告所述风扇速度阈值条件。
8.一种电子设备，包括 存储器，其存储程序代码；以及处理器，所述处理器由所述程序代码编码成 获得用于与所述电子设备关联的风扇的控制设置； 获得所述风扇的当前速度； 确定与所获得的控制设置关联的风扇速度阈值； 比较所述风扇速度阈值与所述当前速度；并且 基于所述比较来生成报警。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述控制设置还包括电压控制设置。
10.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述控制设置还包括脉宽调制(PWM)占空比设置。
11.根据权利要求8所述的电子设备，还包括非易失性储存器，其中所述处理器由所述 程序代码进一步编码成在多个风扇控制设置下监视风扇速度；基于所述监视，确定每个与所述多个风扇控制设置中的一个对应风扇控制设置关联的多个风扇速度阈值；在所述非易失性储存器中存储所述多个风扇控制设置；并且 确定所述多个风扇速度阈值中的哪个风扇速度阈值与所获得的控制设置关联。
12.一种监视电子系统中的风扇的方法，所述方法包括 获得所述风扇的可配置控制设置和所述风扇的当前速度； 从表中获得与所获得的可配置控制设置关联的风扇速度阈值； 比较所述风扇速度阈值与所述当前速度；并且基于所述比较来生成报警。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括 用多个风扇速度阈值填充所述表。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括 在预定持续时间内记录多个电压下的风扇速度； 基于所记录的风扇速度选择多个风扇速度阈值；并且 用多个风扇速度阈值填充所述表。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括确定每个与多个风扇控制设置中的一个对应风扇控制设置关联的多个风扇速度阈值 中的哪个风扇速度阈值与所获得的可配置控制设置关联。
全文摘要
公开了控制电子系统中的风扇的系统和方法。一种示例方法包括获得风扇的控制设置和风扇的当前速度。该示例方法还包括确定与获得的控制设置关联的风扇速度阈值。该示例方法还包括比较风扇速度阈值与当前速度。该示例方法还包括基于比较来生成报警。
文档编号G06F1/20GK102144198SQ200880130956
公开日2011年8月3日 申请日期2008年9月3日 优先权日2008年9月3日
发明者J·A·列夫, M·H·鲁赫, M·S·特雷西, S·S·霍默 申请人:惠普开发有限公司