风扇特性补偿系统与方法.pdf

本发明提供一种风扇特性补偿系统，应用于一电子装置的散热风扇，针对其风扇转速与温度的实际关系进行补偿的系统及方法，此风扇特性补偿系统的主要元件包括有一分析模块与一补偿模块。其中，分析模块是用以分析脉宽调制占空比与风扇转速的关系，而产生一分析结果。补偿模块则可根据分析结果、以及温度与脉宽调制占空比的一特定比例关系，而产生一补偿结果。

1、  一种风扇特性补偿系统，应用于电子装置的散热风扇，其特征是，包括：
分析模块，分析脉宽调制占空比与风扇转速的关系，而产生分析结果；及
补偿模块，根据上述分析结果、以及温度与脉宽调制占空比的特定比例关系，产生补偿结果。

2、  根据权利要求1的风扇特性补偿系统，其特征是，还包括：
操控界面，对所述补偿结果进行调整。

3、  根据权利要求2的风扇特性补偿系统，其特征是，所述操控界面对不同的温度区间，设定温度与脉宽调制占空比的所述特定比例关系。

4、  根据权利要求2的风扇特性补偿系统，其特征是，所述操控界面是图形化界面。

5、  根据权利要求4的风扇特性补偿系统，其特征是，所述操控界面显示所述补偿结果为分布于直角坐标系的线段，且所述直角坐标系的横轴坐标为温度，纵轴坐标为脉宽调制占空比。

6、  根据权利要求5的风扇特性补偿系统，其特征是，所述操控界面对不同的温度区间，设定温度与脉宽调制占空比的斜率，以调整所述补偿结果。

7、  根据权利要求4的风扇特性补偿系统，其特征是，所述操控界面显示所述分析结果为分布于直角坐标系的线段，且所述直角坐标系的横轴坐标为脉宽调制占空比，纵轴坐标为风扇转速。

8、  根据权利要求1的风扇特性补偿系统，其特征是，还包括：
温度检测模块，用以检测所述电子装置的温度，而输出检测温度。

9、  根据权利要求8的风扇特性补偿系统，其特征是，还包括：
控制器，分别连接于所述补偿模块与所述温度检测模块，根据所述补偿结果与所述检测温度，输出特定脉宽调制占空比，以控制风扇转速。

10、  一种风扇特性补偿方法，应用于电子装置的散热风扇，其特征是，包括下列步骤：
分析脉宽调制占空比与风扇转速的关系，而产生分析结果；
根据所述分析结果、以及温度与脉宽调制占空比的特定比例关系，产生补偿结果；
检测所述电子装置的操作温度；及
根据所述操作温度与所述补偿结果，提供特定的脉宽调制占空比，以调整所述风扇的转速。

风扇特性补偿系统与方法
技术领域
本发明有关一种风扇特性补偿系统与补偿方法，特别是有关一种应用于电子装置的散热风扇，针对其风扇转速与温度的实际关系进行补偿的系统及方法。
背景技术
随着电子科技持续的发展与进步，为了符合轻便性与实用性的考量，目前市面上的电子产品在设计上，往往都趋向以轻薄短小、功能多、且处理速度快来做为设计的主轴，以便制作的产品能更符合现代社会的生活需求。也由于集成电路设计与制造技术的成熟，使得新一代的电子产品除了具有轻薄短小的外形之外，其所具备的处理效能相较以往呈现数倍化的发展，并且夹着其强大的运算能力，而能轻易的处理各种音效、影像、图样等数字化数据。
值得注意的是，由于电子产品的整体操作效能更加的繁复，因此在操作过程中的散热问题，亦变成电子产品在设计上极重要的考量。常见的解决方式，除了会在电子产品的材质或机构上着墨，使其具有较佳的散热效能外，在有需要时，并会在电子产品中设置一散热风扇，以防止电子产品的操作温度过高。
为了提升散热风扇的效果，在传统的风扇控制中，系统厂商往往会设计成当电子产品温度上升时，便增加风扇的转速，以加速散热的效果。典型的方式，是借助对电子产品进行温度检测，再随着所检测的温度，通过一风扇控制器，来控制风扇的转速。一般来说，通过脉宽调制(PWM)占空比(duty ratio)或是电压的输出，便可控制风扇的转速。
此外，部份的系统厂商并会在风扇控制的设计中，提供几种固定的风扇与温度曲线，由使用者来选择其中一种。如此，使用者可视其操作上的需求，选择一种固定的风扇与温度曲线，来控制风扇随着温度调整其转速。
然而，这些既有的风扇控制设计，仍然存在着许多问题。首先，尽管如上所述，部份的系统厂商会设计几种固定的风扇与温度曲线，供使用者来选取，但是仅凭着几种固定的预设曲线，并不能真实的或全面性的反映出使用者在操作电子产品时的环境。换言之，对于散布于世界的使用者而言，其除了既有的几种固定预设模式可选择外，根本无法随着其所处的不同环境，调整最适当的风扇转速。
其次，即使对同一批次出厂的电子产品来说，受到机构组合因素上的些微差异、或是制造过程中的些微误差等影响，其所装设的风扇普遍具有特性上的差异，而导致其在实际运转时，往往呈现一种非线性的转速控制过程，没有办法准确的根据预设的风扇控制模式进行转速的调整。
而且对使用者而言，由于其根本无法监测或判定风扇控制的效能是否与出厂的设定相同，因此即使相关的装置有所损坏或偏移，使用者也无法得知需要更换或维修相关的控制装置。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种风扇特性补偿系统，应用于一电子装置的散热风扇，此风扇特性补偿系统的元件包括有一分析模块与一补偿模块。其中，分析模块是用以分析脉宽调制占空比与风扇转速的关系，而产生一分析结果。补偿模块则可根据分析结果、以及温度与脉宽调制占空比的一特定比例关系，而产生一补偿结果。锁固结构，特别是一种位于电子装置机壳上的一锁固结构。
此外，本发明并揭露了一种风扇特性补偿方法，应用于一电子装置的散热风扇。此风扇特性补偿方法主要包括下列步骤。首先，分析脉宽调制(PWM)占空比与风扇转速的关系，而产生一分析结果。接着，根据分析结果、以及温度与脉宽调制占空比的一特定比例关系，产生一补偿结果。随后，检测电子装置的操作温度，并且根据操作温度与补偿结果，提供特定的脉宽调制占空比，以调整风扇的转速。
附图说明
图1是本发明风扇特性补偿系统的功能方块图；
图2是本发明图形化操控界面所显示的风扇特性曲线图；
图3是本发明图形化操控界面所显示的补偿曲线图；
图4是本发明图形化操控界面所显示补偿后的风扇特性图；及
图5是显示本发明风扇特性补偿方法的步骤流程图。
具体实施方式
请参照图1，此图显示本发明所提供的一种风扇特性补偿系统1。此风扇特性补偿系统1可应用于一电子装置中，以针对电子装置的散热风扇进行特性分析与补偿。在一实施例中，所述风扇特性补偿系统1的主要元件包括有一分析模块11与一补偿模块12。其中，分析模块11可分析脉宽调制(PWM)占空比与风扇转速的关系，而产生一分析结果。至于补偿模块12，则会根据分析模块11所产生的分析结果、以及温度与脉宽调制占空比的一特定比例关系，产生一补偿结果。
为了提供分析模块11所需的数据，风扇特性补偿系统1并具备一转速撷取模块13。此转速撷取模块13分别连接于电子装置的风扇14以及分析模块11，以撷取风扇14在各种条件下的转速，并将所撷取的转速数据传送至分析模块11。例如，转速撷取模块13可随着施加于风扇14的脉宽调制占空比的增加，撷取在不同的脉宽调制占空比情形下风扇的实际转速数据，再将这些转速数据传送至分析模块11。
一旦分析模块11针对脉宽调制(PWM)占空比与风扇转速的关系产生一分析结果后，便会将此分析结果提供给补偿模块12。接着，补偿模块12会针对分析结果决定在各种温度区间中应该输出的脉宽调制占空比的调整方式，而产生一补偿结果。
为了让使用者能更进一步的对风扇14的转速进行调整，本发明的风扇特性补偿系统1，还包括有一操控界面15，提供使用者对补偿模块12所产生的补偿结果进行调整。在一较佳实施例中，此操控界面15是一图形化界面(GUI)，以提供使用者更直观、更亲切的操作方式。此操控界面15主要可允许使用者对不同的温度区间，设定其温度与脉宽调制占空比的特定比例关系。
请参照图2，此图显示通过操控界面15显示分析模块11所产生分析结果的情形。如前所述，由于分析模块11是针对脉宽调制(PWM)占空比与风扇转速的关系进行分析，因此显示于操控界面15上的分析结果，是一条分布于直角坐标系中的线段。其中，直角坐标系的横轴坐标为脉宽调制占空比，而纵轴坐标则为风扇转速。
按照本申请发明人的分析结果，多数的风扇14在针对脉宽调制(PWM)占空比与风扇转速的关系进行分析后，往往会得到非线性的曲线，例如图2中所示的曲线。并且，随着脉宽调制占空比持续的上升，风扇14的实际转速并未呈现线性的增加，而是在增加至一定的转速后，便呈现出迟滞的现象。例如，图2中当风扇转速上升至每分钟4500转之后，其转速即呈现缓滞爬升的现象。
当补偿模块12接收了分析模块11所传送的分析结果后，随即根据分析结果所显现的风扇特性，产生对应的补偿结果。请参照图3，通过操控界面15显示的补偿结果，可为分布于一直角坐标系的线段。其中，直角坐标系的横轴坐标为温度，而纵轴坐标则为脉宽调制占空比。
一般而言，由于非线性系统具有不易预测与不易调控的特性，因此在电子装置的设计中，往往倾向使相关元件尽量维持在线性的操作条件下。图2中的虚线，即显示了风扇14操作时所期望的线性条件。为了达到此目的，补偿模块12会根据图2中风扇14的特性曲线，产生图3中对应的补偿曲线，作为此风扇14的补偿结果。
如图2中所显示的情形，由于风扇14在脉宽调制占空比持续上升时，其风扇转速的增加会呈现迟滞的现象，因此在图3的补偿曲线，即针对高温的部份，提供更大级距的脉宽调制占空比。例如，在50度至60度间，脉宽调制占空比从30％调升至50％。但是，在60度至70度间，脉宽调制占空比便从50％一举调升至100％。
换言之，补偿模块12会根据分析模块11所产生的分析结果，来决定温度与脉宽调制占空比的特定比例关系，以作为补偿结果。如图3中所示，补偿结果是以一条与分析结果呈现互补的补偿曲线来呈现。一旦补偿模块12描绘出补偿曲线后，随即会根据不同的温度区间，决定其温度与脉宽调制占空比的特定比例关系。亦即，决定各段温度区间中，温度与脉宽调制占空比的斜率关系。
如图3中所示，补偿模块12是以10度来做为各段温度区间的间隔，而将补偿曲线区分为30-40度、40-50度、50-60度、以及60-70度共4个区间。接着，再求出各段温度区间中，部份补偿曲线的近似直线斜率。参照图3，可先于补偿曲线上标示出40度、50度、60度与70度的位置，即图中点a、点b、点c与点d。然后，针对60-70度的温度区间的部份补偿曲线，即可求取点c与点d间部份补偿曲线其近似直线的斜率。换言之，只要决定了温度区间的大小，在补偿曲线上标示用来分隔各区间的各点，便可通过求取点与点之间直线的斜率，作为该温度区间中脉宽调制占空比与温度间的斜率，如此一来，即可得出风扇14的补偿结果。当然，随着风扇设计上的需求，也可将温度区间的间隔设定的更小，例如以每5度做为间隔，而将整条补偿曲线分割成更多段温度区间，再求取各个温度区间中补偿曲线的近似直线斜率。
通过补偿模块12所产生的补偿结果，可针对分析模块11所进行风扇特性的分析结果进行补偿，使风扇14其转速与温度的关系，呈现线性的关系，如图4所示。
此外，如同前述，为了提供使用者更大的便利性，本发明中的操控界面15，并允许使用者对补偿模块12所产生的补偿结果进行调整。以图3为例，使用者除了可决定温度区间的设定外，亦可决定各个温度区间中温度与脉宽调制占空比的斜率，以调整补偿结果。
在一实施例中，本发明的风扇特性补偿系统1还包括一温度检测模块16以及一控制器17。其中，温度检测模块16，用以检测电子装置的温度，并输出一检测温度。至于控制器17则分别连接于补偿模块12与温度检测模块16，可根据补偿结果与检测温度，输出一特定脉宽调制占空比，以控制风扇转速。亦即，控制器17可根据前述补偿结果中各个温度区间中的特定比例关系、以及所检测温度，调整输出的脉宽调制占空比，而达到调整风扇转速的目的。
换言之，若风扇特性补偿系统1在设计上，不打算提供使用者对补偿结果进行调整，则由补偿模块12所产生的补偿结果，会直接输出至控制器17，再通过控制器17对风扇14进行调控。反之，若风扇特性补偿系统1在设计上，允许使用者对补偿结果进行调整，则补偿模块12所产生的补偿结果，会先传送至操控界面15，待使用者确认或调整后，再传送至控制器17。
除了前述的风扇特性补偿系统1外，本发明并提供了一种风扇特性补偿方法。如同前述，此风扇特性补偿方法，可应用于一电子装置，并针对电子装置中的散热风扇，进行特性分析与补偿。所述风扇特性补偿方法主要包括下列步骤。
首先，进行步骤S51：分析脉宽调制占空比与风扇转速的关系，而产生一分析结果。接着，进行步骤S53：根据所述分析结果、以及温度与脉宽调制占空比的一特定比例关系，产生一补偿结果。再进行步骤S55：检测电子装置的操作温度，以及步骤S56：根据操作温度与补偿结果，提供特定的脉宽调制占空比，以便调整风扇转速。
在一较佳实施例中，所述风扇特性补偿方法还包括一调整步骤S57：允许使用者对补偿结果进行调整。亦即，允许使用者对不同的温度区间，设定温度与脉宽调制占空比的特定比例关系。
此外，在一实施例中，所述风扇特性补偿方法，在完成分析步骤S51之后，还包括一图形化步骤S52：在该电子装置的一屏幕上，显示分析结果为分布于一直角坐标系的一线段。其中，如前所述，此直角坐标系的横轴坐标为脉宽调制占空比，而纵轴坐标为风扇转速。
而且所述风扇特性补偿方法，在完成步骤S53之后，还包括另一图形化步骤S54：在电子装置的屏幕上，显示补偿结果为分布于一直角坐标系的一线段。其中，直角坐标系的横轴坐标为温度，而纵轴坐标为脉宽调制占空比。
在完成前述步骤S54后，则使用者可在后续的调整步骤S57中，对不同的温度区间，设定温度与脉宽调制占空比的斜率，以调整该补偿结果。
本发明具有相当的优点。首先，本发明可让使用者确认其电子装置的风扇特性，并了解其风扇在实际运转时，风扇转速与脉宽调制占空比的关系。进而，可针对该风扇特性的分析结果，提出对应的补偿方式，而使该风扇维持线性的操作模式。
其次，本发明并提供了一种图形化的操作界面，方便使用者了解其风扇实际的运转情形。例如，可通过风扇的特性曲线，显示出脉宽调制占空比与风扇转速间的关系。另外，则通过风扇的补偿曲线，显示出温度与脉宽调制占空比之间的斜率关系，以针对特性曲线进行补偿。并且，操作界面亦可允许使用者自行调整补偿结果，决定各个温度区间中，温度与脉宽调制占空比的特定斜率关系，进一步增加了使用者调控风扇的可能性。
再者，传统的风扇设计，即使其相关装置有老化损坏，使用者亦无法确认或得知。然而，通过本发明的风扇特性补偿系统，使用者将可实时得知电子装置中风扇的操作与运转情形，并进行相关的调整。
此外，由于本发明中风扇特性补偿系统，是针对多段温度区间的脉宽调制占空比与温度的比例关系，进行调整或设定，因此使用者亦可根据其使用电子装置的状况，通过风扇特性补偿系统，设定风扇的运转情况。例如，当所使用的电子装置为一电脑时，使用者可根据使用的习惯、使用的程序、环境的温度，来规划出多段温度区间的不同斜率。
本发明虽以较佳实例阐明如上，然而其并非用以限定本发明的精神与发明实体仅止于上述实施例。因此，在不脱离本发明的精神与范围内所作的修改，均应包括在权利要求书所限定的范围内。