冷却扇系统以及控制冷却扇的方法 【技术领域】
本发明一般涉及使用在电子装置中的冷却扇并且尤其涉及部分地根据电子装置的音频输出水平和/或周围的噪声水平受到控制的冷却扇。
现有技术
在电子装置的运行期间所消耗的功率使其成为一个热源。由集成电路产生的热典型地随晶体管的密度以及时钟频率的升高而升高。一个半导体衬底在静止状态中的最终温度取决于产生的热和从衬底散发的热之间的平衡。处理额外热量的传统方法是使用风扇进行强制的冷却。
使用风扇的问题是，风扇在电子装置的运行期间典型的开断会导致风扇噪声以干扰音乐或者其他音频的运行或者该装置被使用中的环境地通常安静。一般需要冷却的电路然而倾向于以脉冲的方式工作。也就是说，电路可以替换地保持一段时间的闲置并且然后以最大的或者接近最大的容量运行另外一段时间。实际上根据计算机的音频输出，风扇噪声是非常讨厌的，例如在尝试欣赏CD时。在其他的计算密集活动中，例如能够是声音非常高的计算机游戏时，风扇在背景噪声中是几乎检测不到的。
【发明内容】
相应的，本发明的任务是提供一个冷却扇控制机制，其能够对在半导体装置和/或半导体衬底中产生的热量以及从电子装置的音频输出作出反应。
本发明的另外一个任务是根据在电子装置和/或半导体中产生的热量以及周围的噪声控制冷却扇。
附图简述
图1是本发明的实施形式的方框图，
图2a和2b是描述本发明的实施形式的流程图，
图3是风扇速度对比于温度和音频水平的示意图，
图4是风扇控制逻辑的更详细的示意图。
【具体实施方式】
在US5,870,614中描述的温度传感器在此作为参考加入。图1示出了根据本发明的第一实施形式的方框图。一个电子装置例如PC或者家庭音频装置10具有一个处理器12，该处理器含有一个温度传感器13、风扇控制逻辑15、风扇17和(内部或者外部的)音频源18。该风扇通过逻辑电路15进行控制，该控制电路接收从温度传感器13和音频源18的输出。逻辑电路15也可以通过微控制器、微处理器或者其他的处理器或者运行此处理器的软件进行替换。图2A示出了在图1中的实施形式运行的流程图。
温度传感器13能够集成在半导体衬底中或者例如一个处理器12或者位于电子装置的其他位置。为了方便解释，假定温度传感器13位于衬底之中，温度传感器13提供一个表示处理器12的本地衬底温度的信号到风扇控制逻辑15。音频源18提供一个音频输出到风扇控制逻辑15。环境噪声传感器16提供一个输入给风扇控制逻辑15。风扇17位于电子装置中并且它的速度能够通过风扇控制逻辑15进行控制。
风扇17是任何电子装置的重要部件，因为风扇使电子装置或者半导体衬底保持低于最大可承受的运行温度减去一安全余量(Tmax)。还存在一个温度，在低于该温度时，风扇不工作(Tmin)。在本发明的一个实施形式中，如果风扇控制逻辑15检测到温度传感器13高于Tmax，则自动开启风扇17“ON”以保证必要的冷却。如果风扇控制逻辑15检测到温度传感器13低于Tmax，但是高于Tmin，那么本发明监控提供装置的音频输出的音频源。如果音频信号高于某个阈值Vthresh，那么风扇能够保持ON，因为它不会给装置的用户带来干扰。如果风扇控制逻辑15检测到音频信号是非常低的并且温度传感器是低于Tmax的，那么风扇断开直到温度传感器达到Tmax，以避免干扰用户。
温度的准确监控如例如在US5,870,614中描述的得到。温度传感器13因此应该是在严格的温度范围内足够敏感和精确的，以允许温度的近跟踪。优选的，温度传感器13是运行的以提供一个表示检测温度的传感器电压。
图2b示出了本发明的一个用于测量环境噪声水平的替换实施形式的流程图。开始，温度传感器13被监测以观察，是否半导体温度高于会导致问题的一个危险的温度Tmax。如果温度传感器13示出热水平高于Tmax，冷却扇17开启ON。如果温度传感器13示出热水平低于Tmax，风扇控制逻辑15那么检测是否该温度高于冷却是有效的最低温度水平Tmin。如果没有则风扇断开。如果温度高于Tmin，装置的音频信号水平18被监控。如果音频输出18是高的，那么没有必要检测环境噪声水平16，因为风扇17的声音大概不会干扰PC的用户。如果装置的音频信号18低于VThresh，那么环境噪声水平16被检测以观测是否它低于一个确定的水平AThresh。如果环境噪声水平16和音频输出是低的，那么风扇被断开OFF以避免干扰用户。如果环境噪声水平16是高的并且音频输出18低的，那么风扇17能够保持开启ON。
在一个替换的实施形式中，风扇只根据环境噪声水平和热传感器进行控制。如果环境噪声水平大于AThresh，那么风扇能够保持开启而不会干扰用户。如果环境噪声水平低于AThresh并且温度传感器低于Tmax，那么风扇断开OFF，直到温度传感器达到Tmax，以避免干扰用户。
图3示出了也是用于控制风扇速度的本发明的第三实施形式。在此实施形式中，风扇的速度是根据音频输出水平和半导体或者装置的温度可变地进行控制。(此图形也适合于只根据温度和环境噪声水平控制风扇速度的实施形式。)在此情况下，如果半导体或者装置的温度是在Tmin或者更低，风扇一直断开OFF。如果半导体或者装置的温度低于Tmax，那么音频源信号水平受到监控。如果音频信号水平高于Amax那么风扇运行在高速和/或环境噪声水平。如果温度水平是位于Tmed和Tmax之间并且音频信号小于Ahigh和大于Vmed，那么风扇运行在中等速度。如果温度水平低于Tmed和大于Tmin并且音频输出水平低于Vmed，那么风扇运行在低速。明显地，这些水平能够被分成更多的风扇速度。相似的，可变的风扇能够与环境噪声水平测量结合使用。
图4示出了基于微控制器的系统。在这个系统中，温度传感器13提供温度给微控制器15。音频传感器18也提供一个输入到微控制器以及环境噪声传感器。用于温度、音频输出水平和环境噪声的信号通过模拟电路进行检测并且通过模数转换器(ADC)转换成数字量。这些数字量被提供给一个微控制器15，在此，用于风扇驱动的实际控制信号使用软件产生。
虽然本发明结合了优选实施形式进行描述，应该理解为在上述的原理范围内的改进对于本领域的技术人员而言是明显的，并且因此，本发明不局限于这些优选的实施形式，而是还包括这些改进。