Fan Speed Control Techniques in PCs

az Analog Devices átfogó hardverfigyelő termékeket kínál asztali és notebook PC-k, valamint szerverek számára. Intelligens rendszerek-a Felügyeleti eszközök kifinomult ventilátorsebesség-szabályozási technikákat tesznek lehetővé a megfelelő hűtés biztosítása és az optimális hőteljesítmény fenntartása érdekében a rendszerben. Az elmúlt évben egy termékcsaládot fejlesztettek ki, beleértve az ADM1029 Dual PWM Ventilátorvezérlőt és Hőmérsékletmérőt, az ADM1026 és az ADM1030/31 teljes, ACPI-kompatibilis, kétcsatornás, beépített ventilátorvezérlővel ellátott távvezérlőt egy vagy két független ventilátorhoz. Az ADM102x PC System Monitor termékportfóliójában használt alapvető technológiára épülnek (Lásd még Analóg párbeszéd 33-1 és 33-4). A ventilátorsebesség szabályozását a rendszeren belül mért hőmérsékletek alapján biztosítják, ezek az új termékek teljesebb hőkezelési megoldásokat kínálnak. Itt megvitatjuk a kifinomult ellenőrzés ezen szintjének szükségességét és az annak biztosításával járó kérdéseket.

háttér

az új évezred hajnalán a processzorok 1 GHz-es vagy annál nagyobb sebességet érnek el. A sebesség és a rendszer teljesítményének lenyűgöző javulását egyre nagyobb mennyiségű hő generálja az őket használó gépekben. A hő biztonságos eloszlásának szükségessége, valamint a számítástechnikai iparban a “zöld PC-k” és a felhasználóbarát gépek kifejlesztése (ahogy az internetes készülékek mainstreamré válnak) szükségessé tette a kifinomultabb hűtési és hőkezelési technikák szükségességét és fejlesztését.

a PC-k mérete és alakja is egyre kisebbé és kevésbé konvencionálissá vált-amint az a piacon lévő legújabb koncepció PC-k vagy vékony vonalú Notebookok bármelyikében látható. Merev teljesítményeloszlás specifikációk, mint például a “Mobile power guidelines’ 99 ” (Ref. 1) Határozza meg, hogy mennyi hőt lehet biztonságosan eloszlatni a notebook billentyűzetén anélkül, hogy a felhasználó kellemetlenséget okozna. A felesleges hőt más módon kell elvezetni a rendszerből, például hőcsövek és hőterítő lemez mentén történő konvekcióval, vagy ventilátorral a levegő mozgatására a rendszeren keresztül. Nyilvánvaló, hogy a hőkezelés intelligens, hatékony megközelítésére van szükség, amely egyetemesen alkalmazható. Különböző iparági csoportok gyűltek össze, hogy foglalkozzanak ezekkel és más kérdésekkel, és olyan szabványokat dolgoztak ki, mint az ACPI (advanced configuration and power interface) a notebook PC-k számára és az IPMI (intelligent platform management interface) a szerverkezeléshez.

ipari szabványok

az új hőkezelési/sebességszabályozási termékek fejlesztését az ACPI és az IPMI szabványok motiválták. Az ACPI-t az Intel, a Microsoft és a Toshiba elsősorban azért határozta meg, hogy meghatározza és megvalósítsa az energiagazdálkodást a notebook PC-kben.

Az Energiagazdálkodás meghatározása: “a hardver és a szoftver mechanizmusai a rendszer energiafogyasztásának minimalizálására, a rendszer termikus korlátainak kezelésére és a rendszer akkumulátorának élettartamának maximalizálására. Az energiagazdálkodás kompromisszumokat jelent a rendszer sebessége, a zaj, az akkumulátor élettartama, a feldolgozási sebesség és az ac energiafogyasztás között.”

fontolja meg először egy notebook-PC-felhasználót, aki óceánokon vagy kontinenseken repülve írja be az utazási jelentéseket. Melyik jellemző fontosabb, a maximális CPU teljesítmény vagy a megnövekedett akkumulátor-élettartam? Egy ilyen egyszerű szövegszerkesztő alkalmazásban, ahol a felhasználó billentyűleütései közötti idő szinte örökkévalóság a CPU óraciklusaiban, a CPU maximális teljesítménye közel sem olyan kritikus, mint a folyamatos áramellátás. Tehát a CPU teljesítménye kereskedhető a megnövekedett akkumulátor-élettartam ellen. Másrészt vegye figyelembe azt a felhasználót, aki a legújabb James Bond filmet teljes mozgással, teljes képernyős, agyzsibbasztó hanggal és fényerővel szeretné megnézni digitális sokoldalú lemezen (DVD). Kritikus, hogy a rendszer olyan teljesítményszinten működjön, hogy a szoftvert elég gyorsan dekódolja, kép-vagy hangkeretek eldobása nélkül. Ebben a helyzetben a CPU teljesítménye nem sérülhet. Ezért a hőtermelés a legmagasabb szinten lesz, és a hőkezelésre való figyelem kiemelt fontosságú lesz a csúcsteljesítmény elérése érdekében, anélkül, hogy a megbízhatóság romlana. Írja be az ACPI-t.

mi akkor az ACPI? Az ACPI egy specifikáció, amely leírja az összetevők közötti interfészt és azok viselkedését. Ez nem pusztán szoftver vagy hardver specifikáció, mivel leírja, hogyan kell a BIOS szoftvernek, az OS szoftvernek és a rendszer hardverének kölcsönhatásba lépnie.

az ACPI specifikáció két különböző rendszerhűtési módszert vázol fel: a passzív hűtést és az aktív hűtést. A passzív hűtés az operációs rendszer (OS) és/vagy a Basic input/output-system (BIOS) szoftverre támaszkodik, hogy csökkentse a CPU energiafogyasztását a gép hőelvezetésének csökkentése érdekében. Hogyan lehet ezt elérni? Intelligens döntések meghozatalával, például felfüggesztési módba való belépéssel, ha egy meghatározott idő elteltével nem észleltek billentyűleütést vagy más felhasználói interakciót. Vagy ha a rendszer intenzív számításokat végez, mint például a 3D feldolgozás, és veszélyesen melegszik, a BIOS dönthet úgy, hogy fojtja (lassítja) a CPU óráját. Ez csökkentené a gép hőteljesítményét, de a rendszer teljes teljesítményének árán. Mi az előnye ennek a passzív típusú hűtésnek? Külön előnye, hogy a rendszer energiaigénye csendesen csökken (a ventilátor működése nem szükséges) a rendszer hőmérsékletének csökkentése érdekében, de korlátozza a teljesítményt.

mi a helyzet az aktív hűtéssel? Aktívan hűtött rendszerben az operációs rendszer vagy a BIOS szoftver közvetlen műveletet hajt végre, például bekapcsolja a CPU-ra szerelt ventilátort, hogy lehűtse a processzort. Előnye, hogy a CPU fémcsigája vagy hűtőbordája feletti megnövekedett légáramlás lehetővé teszi a hő viszonylag gyors kivonását a CPU-ból. Passzívan hűtött rendszerben a CPU fojtása önmagában megakadályozza a CPU további felmelegedését, de a hűtőborda hőállósága a “csendes levegőhöz” meglehetősen nagy lehet, ami azt jelenti, hogy a hűtőborda meglehetősen lassan eloszlatja a hőt a levegőbe, késleltetve a teljes sebességű feldolgozáshoz való visszatérést. Így egy aktív hűtést alkalmazó rendszer kombinálhatja a maximális CPU teljesítményt és a gyorsabb hőelvezetést. A ventilátor működése azonban akusztikus zajt vezet be a rendszer környezetébe, és több energiát vesz fel. Melyik hűtési technika jobb? A valóságban ez az alkalmazástól függ; a sokoldalú gép mindkét technikát használja a különböző körülmények kezelésére. Az ACPI a hűtési technikákat két különböző módban vázolja fel: performance mode és silent mode. A két módot az 1.és a 2. ábra hasonlítja össze.

1.Ábra
1. Ábra. Előnyben részesített teljesítmény. Az aktív üzemmódot (_ACx, ventilátor be) 50 fokban, a passzív üzemmódot (_psv, fojtószelep vissza) 60 db-On adja meg. A leállítás a kritikus hőmérsékleten történik (_CRT) 90^. A ventilátor sebessége az ACx feletti szinteken növekedhet.
2. Ábra
2.Ábra. A csend és az akkumulátor gazdaságosság előnyben részesített. A passzív üzemmódot először 45 fokban kapcsolják be, a ventilátor pedig csak 60 6. napon kapcsol be.

az 1.és 2. ábra olyan hőmérsékleti skálákat mutat be, amelyek szemléltetik a teljesítmény, a ventilátor akusztikus zaja és az energiafogyasztás / disszipáció közötti kompromisszumokat. Annak érdekében, hogy egy rendszerkezelő eszköz ACPI-kompatibilis legyen, képesnek kell lennie arra, hogy jelezze a határátlépéseket, mondjuk, 5 .. C intervallumokban, vagy SCI (rendszer-vezérlés megszakítása) események, hogy új határértéken kívüli hőmérséklet-növekedés történt. Ezek az események olyan mechanizmust biztosítanak, amellyel az operációs rendszer nyomon tudja követni a rendszer hőmérsékletét, és tájékozott döntéseket hozhat arról, hogy fojtsa-e a CPU óráját, növelje/csökkentse a hűtőventilátor sebességét, vagy drasztikusabb lépéseket tegyen. Amint a hőmérséklet meghaladja a _crt (kritikus hőmérséklet) házirend-beállítást, a rendszer hibabiztosként leáll a CPU védelme érdekében. Az 1.és 2. ábrán látható másik két házirend-beállítás a _psv (passive cooling, vagy CPU clock throttling) és az _ACx. (aktív hűtés, amikor a ventilátor bekapcsol).

az 1. ábrán (teljesítmény üzemmód)A hűtőventilátor 50 60 C-on van bekapcsolva. Ez a viselkedés maximalizálja a rendszer teljesítményét,mivel a rendszert csak magasabb hőmérsékleten lassítják. A 2. ábrán (csendes üzemmód) a CPU óráját először 45 C fokon fojtják meg.ha a hőmérséklet tovább emelkedik, a hűtőventilátor bekapcsolható 60 C fokon.

a 3.ábra azt mutatja, hogy a hőmérsékletmérési sávok határai hogyan követik nyomon a hőmérsékletmérést. Minden határátlépés megszakítást eredményez.

3.Ábra
3. Ábra. A hőmérséklet-változások követése határok mozgatásával és megszakítások generálásával.

az intelligens platformkezelő felület (IPMI) specifikációja (Ref. 2) hasonló hőkezelési funkciókat hoz a szerverekhez. Az IPMI célja a szerver teljes tulajdonlási költségének (TCO) csökkentése a rendszer kritikus” szívverés ” paramétereinek figyelemmel kísérésével: hőmérséklet, feszültség, ventilátorsebesség és tápegységek (tápegységek). Az IPMI másik motivációja a szerverek közötti interoperabilitás szükségessége, az alaplapok és az alváz közötti kommunikáció megkönnyítése érdekében. Az IPMI egy 5 voltos I2C busz használatán alapul, csomag formájában küldött üzenetekkel. Az IPMI-vel kapcsolatos további információk az Intel webhelyén találhatók http://developer.intel.com/design/servers/ipmi/.

az Analog Devices Temperature and Systems-Monitoring (TSM) család minden tagja ACPI és IPMI kompatibilis.

hőmérséklet-ellenőrzés

az intelligens ventilátorsebesség-szabályozás előfeltétele a PC-kben mind a rendszer, mind a processzor hőmérsékletének pontos mérése. Az alkalmazott hőmérséklet-megfigyelési technika számos cikk tárgyát képezte (lásd például Analóg párbeszéd 33-4.), és csak rövid ideig látogatható itt. Minden analóg eszköz a rendszerfigyelő eszközök hőmérséklet-megfigyelési technikát használnak, amelyet termikus dióda-figyelésnek (TDM) neveznek. A technika azt a tényt használja, hogy egy diódához csatlakoztatott tranzisztor előremenő feszültsége, állandó árammal működtetve, negatív hőmérsékleti együtthatót mutat, körülbelül-2mv/ ^ C. Mivel a VBE abszolút értéke eszközönként változik, ez a funkció önmagában nem alkalmas sorozatgyártású eszközökben való használatra, mert mindegyikhez egyedi kalibrálás szükséges. A TDM technikában két különböző áramot vezetnek át egymás után a tranzisztoron, és mérik a feszültségváltozást. A hőmérséklet a VBE különbségével függ össze:

XHAMSTERN = kT/q(n)

ahol:

K = Boltzmann-állandó

q = elektrontöltés nagysága

T = abszolút hőmérséklet Kelvinben

N = A két áram aránya

4.ábra
4. ábra. Alapvető TDM jel-kondicionáló áramkör.

bármely CPU-ban a legrelevánsabb hőmérséklet a szerszámon lévő “forró pont” hőmérséklete. A rendszer összes többi hőmérséklete (beleértve a hűtőborda hőmérsékletét is) késlelteti ennek a hőmérsékletnek az emelkedését. Ezért gyakorlatilag minden CPU (amelyet a korai Intel Pentium II processzorok óta gyártanak) stratégiailag elhelyezett tranzisztort tartalmaz a szerszámán a hőfigyelés érdekében. Ez ad egy igazi, lényegében pillanatnyi, profil die hőmérséklet. Az 5. ábra azt mutatja, hogy a rendszer hőmérsékletprofiljai ismételten belépnek a felfüggesztési módba, majd onnan felébrednek. Összehasonlítja a CPU hűtőbordájához csatlakoztatott termisztor és a szubsztrát hődióda által mért hőmérsékletet. Abban a rövid intervallumban, amíg a tényleges szerszámhőmérséklet körülbelül 13 fokkal előre-hátra változik, a hűtőborda termisztor nem érzékel semmilyen változást.

5.Ábra
5. Ábra. A hűtőborda termisztorral és a TDM-mel mért hőmérsékletek összehasonlítása a felfüggesztő üzemmódba történő be-és kilépések sorozata során.

hőmérséklet-ventilátor vezérlés

pontos hőmérséklet-ellenőrzési módszerrel létrehozott, hatékony ventilátor-vezérlés valósítható meg! A technika általában a TDM használata a hőmérséklet mérésére, az érzékelő tranzisztorral vagy integrált chipen, vagy külsőleg a lehető legközelebb helyezve egy forró ponthoz, és a ventilátor sebességét olyan szintre állítva, amely biztosítja a megfelelő hőátadást ezen a hőmérsékleten. A vezérlőhurok különböző működési paraméterei programozhatók, mint például a minimális sebesség, a ventilátor indítási hőmérséklete, a sebesség a hőmérséklet lejtésével szemben, valamint a be-/kikapcsolási hiszterézis. A leírt sebességszabályozási megközelítések magukban foglalják az on-off, a folyamatos (“lineáris”) és az impulzusszélesség-modulációt (PWM).

Ventilátorvezérlési módszerek: a PC-k ventilátor fordulatszám-szabályozásának megközelítési tartománya történelmileg az egyszerű be-ki vezérléstől a zárt hurkú hőmérséklet-ventilátor fordulatszám-szabályozásig terjed.

kétlépcsős vezérlés: Ez volt a ventilátor fordulatszám-szabályozásának legkorábbi formája, amelyet PC-k fogadtak el. A BIOS méri a rendszer hőmérsékletét (eredetileg a CPU közvetlen közelében lévő termisztor segítségével), és eldönti, hogy a hűtőventilátort teljesen be-vagy kikapcsolja-e. Később a PC-k pontosabb TDM-alapú hőmérséklet-monitorokat használtak ugyanazon kétlépcsős ventilátorvezérlés megvalósításához.

háromlépcsős vezérlés: A BIOS vagy az operációs rendszer ismét termisztor vagy hődióda segítségével méri a hőmérsékletet, és a Szoftverbeállítások alapján eldönti, hogy a ventilátort teljesen be-vagy kikapcsolja-e, vagy félsebességre állítja.

lineáris ventilátor-sebességszabályozás: a ventilátor-sebességszabályozásnak ez a legújabb módszere feszültségszabályozásnak is ismert. A BIOS vagy az OS beolvassa a hőmérsékletet a TDM mérőkörből, és visszaír egy bájtot egy chipen lévő DAC-ba, hogy beállítsa a kimeneti feszültséget a ventilátor sebességének szabályozásához. Az ilyen típusú IC ventilátor vezérlőre példa az ADM1022, amelynek 8 bites DAC on-chipje van, kimeneti feszültségtartománya 0 V-2,5 V. külső puffererősítővel működik, amelynek megfelelő tervezési besorolása van a kiválasztott ventilátorhoz. Az ADM1022 alapértelmezett automatikus hardverkioldási pontokat is tartalmaz, amelyek a ventilátor teljes sebességgel történő meghajtását okozzák abban az esetben, ha a TDM áramköre túlmelegedést észlel. Az ilyen típusú eszközök debütálása az automatikus ventilátorsebesség-szabályozás megjelenését jelentette, ahol a döntéshozatal egy része az operációs rendszer szoftveréről a rendszerfigyelő hardverre kerül.

impulzus-szélesség-moduláció (PWM) ventilátor-fordulatszám-szabályozás: az ADI rendszerfigyelő termékcsaládjában ezek a PWM típusok a legújabb ventilátorvezérlő termékek. A BIOS vagy az operációs rendszer leolvashatja a hőmérsékletet a TDM eszközről, és szabályozhatja a hűtőventilátor sebességét a rá alkalmazott PWM munkaciklus beállításával.

érdemes megjegyezni, hogy az összes fenti módszerek ventilátor fordulatszám-szabályozás támaszkodnak CPU vagy host beavatkozás olvasni a hőmérsékletet a TDM eszköz a 2-vezetékes rendszer menedzsment busz. A CPU által végrehajtott hőkezelő szoftvernek el kell döntenie, hogy mekkora legyen a ventilátor sebessége, és vissza kell írnia egy értéket a rendszerfigyelő IC regiszterébe a megfelelő ventilátor sebesség beállításához.

a ventilátorsebesség-szabályozás fejlődésének nyilvánvaló következő lépése egy automatikus ventilátorsebesség-szabályozó hurok bevezetése, amely a szoftvertől függetlenül viselkedhet, és a ventilátort az adott forgácshőmérséklet optimális sebességén működtetheti. Az ilyen zárt hurkú sebességszabályozásnak számos előnye van.

a rendszerfigyelő eszköz inicializálása után (a szükséges paraméterekkel ellátott határregiszterek betöltésével) a vezérlőhurok teljesen független a szoftvertől, és az IC a host beavatkozása nélkül képes reagálni a hőmérsékletváltozásokra. Ez a funkció különösen akkor kívánatos, ha katasztrofális rendszerhiba következik be, amelyből a rendszer nem képes helyreállni. Ha a számítógép összeomlik, az operációs rendszer energiagazdálkodási szoftvere már nem hajt végre, ami a hőkezelés elvesztését eredményezi! Ha a számítógép nem tudja leolvasni a mért hőmérsékletet (mivel a számítógép összeomlott), akkor nem várható el, hogy a megfelelő ventilátorsebességet állítsa be a szükséges hűtési szint biztosításához.

a zárt hurkú megvalósítás másik kézzelfogható előnye, hogy a ventilátort az adott hőmérséklethez optimális sebességgel fogja működtetni. Ez azt jelenti, hogy mind az akusztikus zaj, mind az energiafogyasztás csökken. A ventilátor teljes sebességgel történő működtetése maximalizálja mind az energiafogyasztást, mind az akusztikus zajt. Ha a ventilátor fordulatszáma hatékonyan kezelhető a hurok optimalizálásával, és csak olyan gyorsan működik, amennyire egy adott hőmérséklethez szükség van, az áramkimaradás és a hallható ventilátor zaj egyaránt csökken. Ez egy abszolút kritikus követelmény az akkumulátorral működő notebook PC alkalmazásokban, ahol minden milliamper áram (vagy milliamper másodperc töltés) értékes árucikk.

automatikus ventilátor-fordulatszám-szabályozó hurok

Íme, hogyan lehet megvalósítani egy automatikus ventilátor-fordulatszám-szabályozó hurkot, amely TDM technikákkal méri a hőmérsékletet, és a hőmérséklet függvényében megfelelően beállítja a ventilátor sebességét. A programozható paraméterek lehetővé teszik a hurok teljesebb vezérlését. Az első programozandó regiszterérték a TMIN. Ez az a hőmérséklet (amely megfelel az ACx-nek), amelyen a ventilátor először bekapcsol, és ahol a ventilátor fordulatszám-szabályozása megkezdődik. A fordulatszámot pillanatnyilag maximálisra állítják, hogy a ventilátor elinduljon, majd visszatér a minimális fordulatszám-beállításhoz (lásd a 6.ábrát). Az a paraméter, amely lehetővé teszi a hőmérséklet-ventilátor sebesség funkció meredekségének szabályozását, a Tmax-tól a TMIN-ig vagy a tartományig terjed. A tmin és TRANGE programozott értékei meghatározzák azt a hőmérsékletet, amelyen a ventilátor eléri a maximális sebességet, azaz TMAX = TMIN + TRANGE. A beprogramozott hőmérséklet-tartomány választható: 5& de; C, 10 db C, 20 db C, 40 db C és 80 db C. A tmin közelében történő gyors be-és kikapcsolás elkerülése érdekében hiszterézist alkalmaznak a tmin alatti hőmérséklet megállapítására, amelynél a ventilátor kikapcsol. A hurokba beprogramozható hiszterézis mennyisége 1-15 C. ezt a ventilátorvezérlő hurkot OS szoftver felügyelheti az SMBus felett, és a PC bármikor dönthet úgy, hogy felülbírálja a vezérlőhurkot.

6.Ábra
6. Ábra. A ventilátor sebessége a hőmérséklet automatikus funkciójaként van programozva.

PWM vs. Lineáris ventilátorsebesség-Szabályozás

felmerülhet a kérdés, hogy miért kívánatos az impulzusszélesség-moduláció,ha a lineáris ventilátorsebesség-szabályozás már széles körben elterjedt.

tekintsünk egy 12 V-os ventilátort, amelyet lineáris ventilátorsebesség-szabályozással hajtanak meg. Mivel a ventilátorra alkalmazott feszültség lassan növekszik 0 V-ról körülbelül 8 V-ra, a ventilátor forogni kezd. Ahogy a ventilátor feszültsége tovább növekszik, a ventilátor sebessége addig növekszik, amíg 12 V-os meghajtás esetén maximális sebességgel nem működik.így a 12 V-os ventilátor hatékony működési ablaka 8 V és 12 V között van; csak 4 V tartomány áll rendelkezésre a sebességszabályozáshoz.

a helyzet még rosszabbá válik az 5 V-os ventilátorral, amelyet notebook PC-vel használnának. A ventilátor nem indul el, amíg az alkalmazott feszültség körülbelül 4 V. 4 V felett a ventilátor hajlamos a teljes sebesség közelében forogni, így 4-5 volt között kevés a rendelkezésre álló sebességszabályozás. Így a lineáris ventilátorsebesség-szabályozás nem alkalmas az 5V-os ventilátorok legtöbb típusának vezérlésére.

impulzusszélesség-modulációval (PWM) maximális feszültséget alkalmaznak ellenőrzött időközönként (négyzethullám munkaciklusa, jellemzően 30-100 Hz-en). Mivel ez a munkaciklus, vagy a magas idő és az alacsony idő aránya változik, a ventilátor sebessége megváltozik.

ezeken a frekvenciákon tiszta Tach (fordulatszámmérő) impulzusok érkeznek vissza a ventilátorból, lehetővé téve a ventilátor sebességének megbízható mérését. Ahogy a hajtási frekvenciák magasabbak, problémák vannak az elégtelen tach impulzusokkal a pontos méréshez, majd az akusztikus zaj, végül az elektromos tüskék rontják a tach jelet. Ezért a legtöbb PWM alkalmazás alacsony frekvenciájú gerjesztést használ a ventilátor meghajtására. A külső PWM meghajtó áramkör meglehetősen egyszerű. Ez megvalósítható (7. ábra) egyetlen külső tranzisztorral vagy MOSFET-rel a ventilátor meghajtásához. Az analóg fordulatszám-feszültség által vezérelt lineáris ventilátor-fordulatszám-szabályozó ekvivalenshez op-erősítőre, áteresztő tranzisztorra és egy pár ellenállásra van szükség az op-erősítő erősítésének beállításához.

 7a. ábra
7b. ábra
7.ábra. PWM meghajtó áramkör egy lineáris meghajtó áramkörhöz képest.

hogyan mérik a ventilátor sebességét? A 3 vezetékes ventilátor tach kimenettel rendelkezik, amely általában fordulatonként 1, 2 vagy 4 tach impulzust ad ki, a ventilátor modelljétől függően. Ezt a digitális tach jelet ezután közvetlenül a rendszerfigyelő eszköz tach bemenetére alkalmazzák. A tach impulzusokat nem számoljuk, mert a ventilátor viszonylag lassan működik, és jelentős időbe telik, hogy nagyszámú tach impulzust gyűjtsön össze a ventilátor sebességének megbízható méréséhez. Ehelyett a tach impulzusokat arra használják, hogy egy 22,5 kHz-en futó chip-oszcillátort egy számlálóhoz kapcsoljanak (lásd a 8.ábrát). Valójában a Tach periódust mérik a ventilátor sebességének meghatározásához. A Tach érték regiszter magas száma azt jelzi, hogy a ventilátor alacsony fordulatszámon működik (és fordítva). Határregisztert használnak a tapadó vagy elakadt ventilátorok észlelésére.

8.Ábra
8. Ábra. Ventilátor sebességmérése.

milyen egyéb problémák vannak a ventilátor fordulatszám-szabályozásával?

ventilátor PWM használatával történő vezérlésekor a ventilátor megbízható folyamatos működésének minimális üzemi ciklusa körülbelül 33%. A ventilátor azonban nem indul el 33% – os üzemi cikluson, mert nincs elegendő erő a tehetetlenségének leküzdéséhez. Amint azt a 6. ábra tárgyalásában megjegyeztük, ennek a problémának a megoldása az, hogy a ventilátort indításkor 2 másodpercig fel kell forgatni. Ha a ventilátort minimális fordulatszámon kell működtetni, akkor a PWM munkaciklus a ventilátor felpörgetése után 33% – ra csökkenthető, és a hiszterézis védi az elakadástól.

ventilátor leáll & ventilátor meghibásodások

ennek ellenére felmerülhet annak a lehetősége, hogy a ventilátor valamikor leállhat, miközben egy rendszerben használják. Ennek okai lehetnek a túl lassan működő ventilátor, vagy a por felhalmozódása, amely megakadályozza a forgást. Ezért az analóg eszközök rendszermonitorai a ventilátor tach kimenetén alapuló chip-mechanizmussal rendelkeznek az elakadt ventilátor észlelésére és újraindítására. Ha nem érkezik tach impulzus, akkor a Tach Értékregiszterben lévő érték meghaladja a Tach Limit regiszterben lévő határértéket, és hibajelző kerül beállításra. Ez azt eredményezi, hogy a vezérlő megpróbálja újraindítani a ventilátort úgy, hogy megpróbálja 2 másodpercre felpörgetni. Ha a ventilátor továbbra is meghibásodik, legfeljebb 5 újraindulási kísérlet esetén a rendszer elismeri a ventilátor katasztrofális meghibásodását, és egy FAN_FAULT pin jelzi, hogy figyelmezteti a rendszert a ventilátor meghibásodására. Két ventilátoros kettős vezérlésű rendszerekben a második ventilátor teljes sebességre forgatható, hogy megpróbálja kompenzálni az első ventilátor meghibásodása miatti légáramlás veszteségét.

összefoglaló

a számítástechnikai ipar számára továbbra is kiváló hőkezelési megoldásokat fejlesztenek ki és kínálnak analóg eszközökkel. Az ADM1029, ADM1030/31 és ADM1026 készülékekhez kifejlesztett technikák új szintre emelik a PC-k hőkezelését. Ezek az eszközök tele vannak olyan funkciókkal, mint a hőmérséklet-felügyelet, a hardver automatikus hőmérséklet-szabályozása, a ventilátor sebességmérése, a tartalék és redundáns ventilátorok támogatása, ventilátor-jelen és ventilátor-hiba észlelése, programozható PWM frekvencia és munkaciklus. Ahogy az energiaellátási Irányelvek egyre szigorúbbak lesznek, és a PC-k jelentősen melegebbek lesznek, egyre kifinomultabb hőmérséklet-mérési és ventilátor-sebesség-szabályozási technikák kerülnek kifejlesztésre a jövő rendszereinek hatékonyabb kezelése érdekében.

Leave a Reply