JP2010110185A - 電子装置およびファンの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ファンの回転速度を目標回転速度で回転させること
【解決手段】入力される制御信号のデューティ比に応じて回転速度が変化するモータを有し、モータの回転速度を計測する回転速度検出部を有するファン２７と、温度を計測する温度検出ユニット２６と、温度検出ユニットによって測定された温度に対応する目標回転速度を複数格納する不揮発性メモリ２５３と、ファンに入力された制御信号のデューティ比と回転速度検出部によって計測された回転速度との組み合わせを複数組取得し、デューティ比と回転速度との特性を示す関数を演算する特性関数演算モジュール３０３と、モータを目標回転速度で回転させるために、関数に基づいて当該目標回転速度に対するデューティ比を演算するデューティ比演算モジュール３０４と、デューティ比演算モジュールによって演算されたデューティ比の制御信号をファンに出力する回転制御部３０７とを具備する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、制御信号のデューティ比に応じて回転速度が変化するファンを有する電子装置、およびファンの制御方法に関する。

近年、ＰＣサーバやパーソナルコンピュータの情報処理装置は、各コンポーネント（ＣＰＵや電源ユニットなど）の高性能化により発熱部品の増加、また高密度化により、情報処理装置には、電子部品が発する熱を筐体外部に放出するため冷却ファンが設けられている。

特に、ＰＣサーバにて市場が拡大しているラックマウントサーバ等では筐体スペースの制限から高回転の小型冷却ファンを複数搭載したシステムが多くなっている。

冷却ファンは、筐体から熱を放出するメリットがあるが、その一方で、騒音を発するというデメリットが存在する。そこで情報処理装置では、騒音低減のためにＨＷ監視回路において内部コンポーネント（ＣＰＵや電源ユニットなど）の温度を測定し、ＨＷ監視回路で冷却ファンの制御を行うことで、情報処理装置の冷却に必要な最低限の風量にて冷却を実施している。

従来では、温度監視、ファンＰＷＭ制御、ファンの回転速度を検出が可能なハードウェア監視回路において、情報処理装置の各コンポーネント（ＣＰＵや電源ユニットなど）の温度を監視し、温度があらかじめ定められた閾値を超えた場合に、ＨＷ監視回路がＰＷＭデューティ比を変化させることで、冷却ファンの制御を行っていた。

通常、ＨＷ監視回路が設定できるＰＷＭデューティ比は粒度の粗い離散値であり、１０％間隔程度となっている。また、冷却ファンを複数備えた情報処理装置においては、複数の冷却ファンのＰＷＭ信号のデューティ比を同じように制御する場合が多い。

特許文献１には、換気装置で、ＰＷＭ制御のファンと回転パルスからファンの回転速度を検出する制御部で、回転開始時のＰＷＭ信号のデューティ比が０％時の設定電圧及び回転速度とデューティ比が１００％時の設定電圧及び回転速度を保持して、その間の任意のディユーティ比を求める技術が開示されている。
特開２００４−２７１１４４号公報

冷却ファンの製造において、冷却ファンに供給するＰＷＭ信号のデューティ比と冷却ファンが回転する回転速度との関係を、製造した全ての冷却ファンで同一に設定することは非常に難しい。すなわち、各冷却ファンは、その特性（冷却ファンに印加するデューティ比と冷却ファンが回転する回転速度との関係）にばらつきが生じる。

前記の通り、ＰＣサーバやパーソナルコンピュータの情報処理装置では、騒音低減のためにＨＷ監視回路で冷却ファンの制御を行っている。情報処理装置の各コンポーネントを冷却するためには、冷却ファンのばらつきを考慮してデューティ比を設定する必要がある。しかし、ばらつきを考慮して冷却ファンのデューティ比を高めに設定すると、騒音仕様を満たすことができないという問題点があった。

また、前記の通りＨＷ監視回路で設定できるデューティ比は、粒度の粗い離散値（一般的に１０％程度の間隔でしか設定できない）であり冷却ファンのばらつきによっては、デューティ比を１段階上げると、ファンの回転速度が目標回転速度をオーバし、風量は必要以上に確保できるが騒音値が仕様を満たさない場合が存在する。このような場合には、製品の騒音仕様の変更や、検査によりファンを選別する必要が生じる。

本発明の目的は、ファンの回転速度を目標回転速度で回転させることが可能な電子装置、およびファンの制御方法を提供することにある。

本発明の一例に係わる電子装置は、入力される制御信号のデューティ比に応じて回転速度が変化するモータを有し、前記モータの回転速度を計測する回転速度検出部を有するファンと、温度に対応する目標回転速度の情報を複数格納する記憶装置と、温度を計測する温度計測部と、前記ファンに入力された制御信号のデューティ比と前記回転速度検出部によって計測された回転速度との組み合わせを複数組取得し、デューティ比と回転速度との特性を示す関数を演算する特性関数演算手段と、前記記憶装置に格納されている複数の情報から前記温度計測部によって計測される温度に対応する目標回転速度を読み出し、前記モータを前記読み出した目標回転速度で回転させるために、前記関数に基づいて当該目標回転速度に対するデューティ比を演算するデューティ比演算手段と、前記補正値演算手段によって演算されたデューティ比の制御信号を前記ファンに出力する回転制御部とを具備することを特徴とする。

また、本発明の別の一例に係わる電子装置は、入力される制御信号のデューティ比に応じて回転速度が変化するモータを有し、前記モータの回転速度を計測する回転速度検出部を有するファンと、温度に対応する目標回転速度と前記制御信号のデューティ比との組み合わせの情報を複数格納する第１記憶装置と、温度を計測する温度計測部と、前記記憶装置に格納されている複数の情報から前記温度計測部によって計測される温度に対応する目標回転速度を読み出し、前記読み出したデューティ比を有する制御信号を出力する制御信号出力部と、前記ファンに入力された制御信号のデューティ比と前記回転速度検出部によって計測された回転速度との組み合わせを複数組取得し、デューティ比に対する回転速度の特性を示す関数を演算する特性関数演算手段と、前記第１記憶装置に格納されている目標回転速度と制御信号のデューティ比との組み合わせの情報の複製を格納する第２記憶装置と、前記回転制御部が出力した制御信号を受信し、受信した制御信号のデューティ比を検出するデューティ比検出部と、前記第２記憶装置を参照することによって前記デューティ比検出部が検出したデューティ比に対応する目標回転速度を取得する目標回転速度取得部と、前記目標回転速度取得部が取得した前記目標回転速度で前記モータを回転させるために、前記関数に基づいて当該目標回転速度に対するデューティ比を演算する補正値演算手段と、前記デューティ比検出部が受信したデューティ比を前記補正値演算手段によって演算されたデューティ比に補正した制御信号を前記ファンに出力するデューティ比補正部とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、ファンの回転速度を目標回転速度で回転させることが可能になる。

本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。

図１を参照して本発明の一実施形態に係わる電子装置を説明する。電子装置は、コンピュータサーバとして実現されている。

図１は、本電子装置１のシステム構成を示すブロック図である。図１に示すように、本電子装置１は、ＣＰＵ１１、ノースブリッジ１２、主メモリ１３、グラフィックスコントローラ１４、ＶＲＡＭ１４Ａ、サウスブリッジ１６、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１７、ＨＤＤ１８、光磁気ディスク駆動装置（ＯＤＤ）１９、サウンドコントローラ２０、スピーカ２１、エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラ（ＥＣ／ＫＢＣ）２２、ハードウェア（ＨＷ）監視回路２５、温度検出ユニット２６、および電動ファン２７等を備えている。

ＣＰＵ１１は、本電子装置１内の各部の動作を制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、ＨＤＤ１８から主メモリ１３にロードされるオペレーティングシステムや、このオペレーティングシステムの制御下で動作する各種プログラムを実行する。また、ＣＰＵ１１は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１７に格納された基本入出力システム（ＢＩＯＳ）も実行する。なお、以下では、このＢＩＯＳ−ＲＯＭ１７に格納された基本入出力システム自体をＢＩＯＳと称することがある。

ノースブリッジ１２は、ＣＰＵ１１のローカルバスとサウスブリッジ１６との間を接続するブリッジデバイスである。ノースブリッジ１２は、バスを介してグラフィックスコントローラ１４との通信を実行する機能を有しており、また、主メモリ１３をアクセス制御するメモリコントローラも内蔵されている。グラフィックスコントローラ１４は、本電子装置１側のディスプレイ１５を制御する表示コントローラである。グラフィックスコントローラ１４は、ＶＲＡＭ１４Ａに書き込まれた画像データからディスプレイ１５に送出すべき映像信号を生成する。

サウスブリッジ１６は、ＰＣＩバスおよびＬＰＣバス上の各種デバイスを制御するコントローラである。また、このサウスブリッジ１６には、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１７、ＨＤＤ１８、ＯＤＤ１９およびサウンドコントローラ２０が直接的に接続され、これらを制御する機能も有している。サウンドコントローラ２０は、スピーカ２１を制御する音源コントローラである。

ＥＣ／ＫＢＣ２２は、電力管理のためのエンベデッドコントローラと、キーボード２３およびマウス２４を制御するためのキーボードコントローラとが集積された１チップマイクロコンピュータである。

ＨＷ監視回路２５は、温度検出ユニット２６が検出した温度を取得し、取得した温度に応じたデューティ比のＰＷＭ（pulse width modulation）信号を電動ファン２７に出力する。電動ファン２７は、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた回転速度でモータが回転する。

本実施形態に係わるＨＷ監視回路２５、温度検出ユニット２６、および電動ファン２７の構成を図２に示す。

図２に示すように、ＨＷ監視回路２５は、回転速度演算回路２５１、マイクロプロセッサ２５２、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）２５３、レジスタ２５４、ＰＷＭ回路２５５等を有する。

ＰＷＭ回路２５５は、レジスタ２５４に書き込まれている設定に応じたデューティ比を有するＰＷＭ信号を電動ファン２７に出力する。電動ファン２７は、回転制御ＩＣ２７１、モータ２７２、およびブレード２７３を具備する。回転制御ＩＣ２７１は、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた回転速度でモータ２７２を回転させる。モータ２７２の回転速度は回転制御ＩＣ２７１によって監視されている。回転制御ＩＣ２７１は、モータ２７２の回転速度に応じたパルス信号をＥＣ／ＫＢＣ１２４に供給する。

回転速度演算回路２５１は、回転制御ＩＣ２７１が出力するパルス信号に基づいてモータ２７３の回転速度を演算する。実回転速度は、パルス信号に含まれるパルス間隔の反転にて算出される。

マイクロプロセッサ２５２は、ＨＷ監視回路２５の各部の動作を制御するプロセッサである。マイクロプロセッサ２５２は、不揮発性メモリ２５３に格納されているファームウェアを実行する。また、不揮発性メモリ２５３には温度検出ユニット２６によって測定された温度に対する目標回転速度の情報が格納されている。

マイクロプロセッサ２５２によって実行されるファームウェアは、図３に示すモジュール等から構成される。図３に示すように、ファームウェア３００は、初期デューティ比設定モジュール３０１、回転速度取得モジュール３０２、特性関数演算モジュール３０３、デューティ比演算モジュール３０４、温度読出モジュール３０５、目標回転速度取得モジュール３０６、およびデューティ比設定モジュール３０７等を有する。

初期デューティ比設定モジュール３０１は、起動時に不揮発性メモリ２５３からスピンアップ時のデューティ比の情報を読み出し、読み出したデューティ比の情報をレジスタ２５４に書き込む。また、回転が安定した後、初期デューティ比設定モジュール３０１は、デューティ比が０％であることを示す情報をレジスタ２５４に書き込む。

初期デューティ比設定モジュール３０１は、レジスタ２５４にデューティ比の情報を書き込んでから一定時間が経過してモータ２７２の回転が安定すると、回転速度取得モジュール３０２に回転速度の取得を指示する。

回転速度取得モジュール３０２は、回転速度演算回路２５１に演算した回転速度の送信を要求する。回転速度演算回路２５１は、演算した回転速度を回転速度取得モジュール３０２に送信する。初期デューティ比設定モジュール３０１は、通知された回転速度およびレジスタ２５４に書き込んだデューティ比の情報を特性関数演算モジュール３０３に通知する。

特性関数演算モジュール３０３は、初期デューティ比設定モジュール３０１から通知された回転速度の情報とデューティ比の情報との組み合わせを二組受け取ると、受け取った二組の情報からデューティ比に対する回転速度の特性を示す関数を演算する。特性関数演算モジュール３０３は、特性を示す関数として一次関数を演算する。

例えば、スピンアップ時のデューティ比が９０％であり、デューティ比９０％時の回転速度が８５００ｒｐｍであったとする。また、ＰＷＭ信号のデューティ比が０％時の回転速度が５００ｒｐｍであったとする。

図４に示すように、ｘ軸にデューティ比、ｙ軸に回転速度にした場合、特性関数演算モジュール３０３は、ｙ＝ａｘ＋ｂで表される一次関数で特性を示す関数を演算する。

係数ａは、
ａ＝(９０％のときの実回転速度−０％のときの実回転速度）／デューティ比差（９０％−０％）
によって求められる。上述した回転速度の場合、傾きａは８００／９である。

ｙ切片ｂは、０％の時の回転速度である。従って、特性を示す関数はｙ＝（８００／９）ｘ＋５００である。

特性関数演算モジュール３０３は、関数の演算が終了すると、傾きａおよびｙ切片ｂをデューティ比演算モジュール３０４に渡す。

温度読出モジュール３０５は、温度検出ユニット２６に対して検出温度の送信を要求し、要求に応じて温度検出ユニット２６が送信した検出温度を受信する。温度読出モジュール３０５は、受信した検出温度を目標回転速度取得モジュール３０６に渡す。

目標回転速度取得モジュール３０６は、不揮発性メモリ２５３に格納されている温度−回転速度テーブルを参照することによって渡された検出温度に対する目標回転速度を取得する。目標回転速度取得モジュール３０６は、目標回転速度をデューティ比演算モジュール３０４に渡す。

デューティ比演算モジュール３０４は、目標回転速度取得モジュール３０６から渡された目標回転速度に対応するデューティ比を演算する。デューティ比演算モジュール３０４は、目標回転速度に対応するデューティ比Ｒを得るために
Ｒ＝（目標回転速度−ｂ）／ａ
を演算する。デューティ比演算モジュール３０４は、演算した結果をデューティ比設定モジュール３０７に渡す。

デューティ比設定モジュール３０７は、渡されたデューティ比の情報をレジスタ２５４に書き込む。ＰＷＭ回路は、レジスタ２５４に書き込まれた新たなデューティ比の情報に応じた制御信号を電動ファンに出力する。

以上の処理で目標回転速度に応じた回転速度でモータを回転させることができる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態で述べた構成は新規なＨＷ監視回路２５を必要とする。本実施形態では、従来のＨＷ監視回路を用いて目標回転速度に応じた回転速度でモータを回転させるための構成について説明する。

図５は、本発明の第２の実施形態に係わる電子装置のシステム構成を示すブロック図である。なお、図５において図１と同一な部位には同一符号を付し、その説明を省略する。

ハードウェア（ＨＷ）監視回路３５は、現在一般に用いられているＨＷ監視回路３５である。現在、一般的に用いられているＨＷ監視回路３５では、例えばＰＷＭ信号のデューティ比が、１０％単位の離散的な値で設定できる。

本実施形態では、図６に示す通りＨＷ監視回路３５で設定可能な温度範囲（３通り）により、ＰＷＭ信号のデューティ比が、あらかじめ定められている（冷却設計により設定する）場合を説明する。ＨＷ監視回路３５で実行されるファームウェアは、ＣＰＵ温度範囲が、“５０℃以下”、“５０℃より高く７０℃未満”、および“７０℃より高い”の３通りの状態で、それぞれの状態に応じたＰＷＭ信号のデューティ比の設定値を事前に持っている。例えば、ＣＰＵ温度が５０℃以下の状態ではＰＷＭ信号のデューティ比は、５０％になる。その時に、ＣＰＵ温度が５０℃を超えると、ＢＩＯＳもしくはファームウェアが、７０％のデューティ比をＨＷ監視回路３５のレジスタに設定してＰＷＭ信号のデューティ比を変更する。通常冷却ファンの回転速度の変更はヒステリシスを持って制御されるが、説明を簡潔にするため本実施例では省略する。

本実施形態で追加する回転速度補正チップ３６は、ＨＷ監視回路３５からのＰＷＭ信号と、各冷却ファンからのファン回転速度検知信号を入力とし、各冷却ファンへのＰＷＭ信号（補正済み）を出力とし各冷却ファンを制御する。なお、ＨＷ監視回路３５と回転速度補正チップ３６とは異なる半導体チップに実装される。

回転速度補正チップ３６の構成について図７を参照して説明する。図７に示すように、回転速度補正チップ３６は、初期デューティ比設定モジュール４０１、回転速度取得モジュール４０２、特性関数演算モジュール４０３、デューティ比演算モジュール４０４、デューティ比読出モジュール４０５、目標回転速度取得モジュール４０６、デューティ比設定モジュール４０７、回転速度演算回路４５１、不揮発性メモリ(ＮＶＭ)４５３、デューティ比検出回路４５４、およびデューティ比補正回路４５５等を有する。

なお、初期デューティ比設定モジュール４０１、回転速度取得モジュール４０２、特性関数演算モジュール４０３、デューティ比演算モジュール４０４、デューティ比読出モジュール４０５、目標回転速度取得モジュール４０６、およびデューティ比設定モジュール４０７は、回転速度補正チップ３６に実装されたマイクロプロセッサによって実行されるプログラムソフトウェアである。

不揮発性メモリ４５３には、マイクロプロセッサが初期デューティ比設定モジュール４０１、回転速度取得モジュール４０２、特性関数演算モジュール４０３、デューティ比演算モジュール４０４、デューティ比読出モジュール４０５、目標回転速度取得モジュール４０６、およびデューティ比設定モジュール４０７を実行するためのファームウェア、スピンアップ時に電動ファン２７に供給するＰＷＭ信号のデューティ比、ＨＷ監視回路３５が出力するＰＷＭ信号のデューティ比と目標回転速度との組み合わせが格納されている。

起動時に初期デューティ比設定モジュール４０１は、デューティ比補正回路４５５にスピンアップ用のデューティ比を有する制御信号を補正せずに電動ファン２７に供給する指示する。そして、一定時間が経過してモータの回転速度が安定した後、初期デューティ比設定モジュール３０１は、レジスタ２５４にデューティ比の情報を書き込んでから一定時間が経過してモータ２７２の回転が安定すると、回転速度取得モジュール４０２に回転速度の取得を指示する。回転速度取得モジュール４０２は、回転速度演算回路４５１に演算した回転速度の送信を要求する。回転速度演算回路４５１は、演算した回転速度を回転速度取得モジュール４０２に送信する。初期デューティ比設定モジュール４０１は、スピンアップ時のＰＷＭ信号のデューティ比を付記は４５３から読み出し、読み出したデューティ比とモータの回転速度とを特性関数演算モジュール４０３に渡す。

そして、初期デューティ比設定モジュール４０１は、デューティ比補正回路４５５にデューティ比が０％のＰＷＭ信号を電動ファン２７に供給するように指示する。そして、一定時間が経過してモータ２７２の回転速度が安定した後、初期デューティ比設定モジュール４０１は、回転速度取得モジュール４０２を用いてモータ２７２の回転速度を取得する。

初期デューティ比設定モジュール４０１は、回転速度取得モジュール４０２から取得した回転速度およびデューティ比（０％）の情報を特性関数演算モジュール４０３に通知する。

特性関数演算モジュール４０３は、初期デューティ比設定モジュール４０１から通知された回転速度の情報とデューティ比の情報との組み合わせを二組受け取ると、受け取った二組の情報からデューティ比に対する回転速度の特性を示す関数を演算する。特性関数演算モジュール４０３は、特性を示す関数として一次関数を演算する。一次関数の演算は、一実施形態と同様なので説明を省略する。特性関数演算モジュール４０３は、関数の演算が終了すると、傾きａおよびｙ切片ｂをデューティ比演算モジュール４０４に渡す。

デューティ比検出回路４５４は、ＨＷ監視回路３５が出力したＰＷＭ信号のデューティ比を検出する。デューティ比読出モジュール４０５は、デューティ比検出回路４５４から検出したＰＷＭ信号のデューティ比を読み出す。デューティ比検出回路４５４は、ＰＷＭ信号のＨレベルの時間とＬレベルの時間とからデューティ比を検出する。デューティ比読出モジュール４０５は検出したデューティ比を目標回転速度取得モジュール４０６に通知する。

不揮発性メモリには、ＨＷ監視回路３５が出力する制御信号のデューティ比と目標回転速度との組み合わせテーブルが全て格納されている。目標回転速度取得モジュール４０６は、不揮発性メモリ４５３を参照することによって、デューティ比読出モジュール４０５が通知したデューティ比に対する目標回転速度を取得する。目標回転速度取得モジュールは、取得した目標回転速度をデューティ比演算モジュール４０４およびデューティ比設定モジュール４０７に通知する。

デューティ比演算モジュール４０４は、目標回転速度取得モジュール４０６から通知された目標回転速度に対応するデューティ比を演算する。デューティ比演算モジュール４０４は、目標回転速度に対応するデューティ比Ｒを得るために
Ｒ＝（目標回転速度−ｂ）／ａ
を演算する。デューティ比演算モジュール４０４は、演算した結果をデューティ比設定モジュール４０７に通知する。

例えば、温度検出ユニット２６の検出が５０℃以下で、冷却ファンの目標回転速度が５５００ｒｐｍの場合に、ＨＷ監視回路３５はデューティ比が５０％のＰＷＭ信号を出力する。しかし、デューティ比演算モジュール４０４は、下記の通り５６%のＰＷＭディーティ比が必要であると演算する。

デューティ比＝（５５００ｒｐｍ−５００ｒｐｍ）／８８．８８＝５６％
ＨＷ監視回路からはデューティ比が５０％のＰＷＭ信号が出力されている。本実施形態の電動ファンでは、４９４４ｒｐｍになってしまう。このため、ＨＷ監視回路で設定可能な５０％のままでは冷却能力が不足するが、ＨＷ監視回路のＰＷＭ信号のデューティ比は１０％ごとにしか設定できないため、６０％にした場合には、アイドル時の騒音仕様等をオーバする可能性がある。本実施例では、回転速度補正チップ３６にてデューティ比を補正する。

デューティ比設定モジュール４０７は、以下の処理を行う。
先ず、デューティ比設定モジュール４０７は、デューティ比演算モジュール４０４が演算した補正デューティ比とデューティ比検出モジュールが検出したデューティ比とが等しいか否かを判別する。等しいと判別した場合、デューティ比設定モジュール４０７は、デューティ比補正モジュールが入力される制御信号に対して補正処理を行わないようにするための設定をデューティ比補正回路４５５に行う。

等しくないと判断した場合、デューティ比演算モジュール４０４が演算した補正デューティ比がデューティ比検出モジュールが検出したデューティ比より大きいか否かを判別する。大きいと判別した場合、大きいと判別した場合、デューティ比設定モジュール４０７は、ＰＷＭ信号のデューティ比を大きくするための設定をデューティ比補正回路４５５に行う。大きくないと判別した場合、デューティ比設定モジュール４０７は、ＰＷＭ信号に対してデューティ比を小さくするための設定をデューティ比補正回路４５５に行う。

デューティ比補正回路４５５の構成について図８を参照して説明する。選択回路５０１、第１補正回路５１０、および第２補正回路等５２０から構成されている。選択回路５０１は、ＨＷ監視回路３５が出力したＰＷＭ信号を第１補正回路５１０に入力、第２補正回路５２０に入力、直接電動ファン２７に入力の何れかに設定する。

第１補正回路５１０は、デューティ比を大きくするための回路である。第１補正回路５１０は、プリセット付きダウンカウンタ５１１と、論理和演算回路５１２とから構成されている。

ダウンカウンタ５１１に供給されるクロックは、電動ファン２７に供給するＰＷＭ信号の周波数よりも十分に周波数の高いものとする。本実施形態では、ＰＷＭ信号の周波数を２５ｋＨｚとすると、２．５ＭＨｚのクロックを供給することで、ＰＷＭ信号のデューティ比を１％単位で設定することが可能となる。

プリセット付きダウンカウンタ５１１は、ＰＷＭ信号の波形の立下りにおいてプリセットされているカウントからカウントダウンを開始し、ダウンカウンタがカウント終了するまでの間、Ｈレベルの信号を出力する。カウント終了後、ダウンカウンタはＬレベルの信号を出力する。

論理和演算回路５１２は、ＨＷ監視回路３５が出力するＰＷＭ信号とダウンカウンタ５１１の出力との論理和を演算する。論理和演算回路５１２の出力が電動ファン２７に入力される。

ＨＷ監視回路３５が出力するＰＷＭ信号のデューティ比が５０％であり、制御信号のデューティ比を５６％の場合を考える。デューティ比設定モジュール４０７はデューティ比が５６％になるように、ダウンカウンタにプリセットする。図９に、ＨＷ監視回路３５、ダウンカウンタ５１１の出力、回転速度補正チップ３６の出力（論理和演算回路５１２の出力）を示す。図９に示すように、回転速度補正チップ３６の出力（論理和演算回路５１２の出力）のデューティ比は５６％である。従って、モータ２７２は５５００ｒｐｍで回転する。

また、第２補正回路５２０は、デューティ比を小さくするための回路である。第２補正回路５２０は、プリセット付きダウンカウンタ５２１と、論理積演算回路５２２とから構成されている。

ダウンカウンタ５２１に供給されるクロックは、電動ファン２７に供給するＰＷＭ信号の周波数よりも十分に周波数の高いものとする。本実施形態では、ＰＷＭ信号の周波数を２５ｋＨｚとすると、２．５ＭＨｚのクロックを供給することで、ＰＷＭ信号のデューティ比を１％単位で設定することが可能となる。

ダウンカウンタ５２１は、ＰＷＭ信号の波形の立上りにおいてプリセットされているカウントからカウントダウンを開始し、ダウンカウンタがカウント終了するまでの間、Ｈレベルの信号を出力する。カウントダウン終了後、ダウンカウンタはＬレベルの信号を出力する。

論理積演算回路５２２は、ＨＷ監視回路３５が出力する制御信号とダウンカウンタ５２１の出力との論理積を演算する。論理積演算回路５２２の出力が電動ファン２７に入力される。

ＨＷ監視回路３５が出力する制御信号のデューティ比が５０％であり、制御信号のデューティ比を４６％の場合を考える。デューティ比設定モジュール４０７はデューティ比が４６％になるように、ダウンカウンタにプリセットする。図１０に、ＨＷ監視回路３５、ダウンカウンタ５２１の出力、回転速度補正チップ３６の出力（論理積演算回路５２２の出力）を示す。図１０に示すように、回転速度補正チップ３６の出力（論理積演算回路５２２の出力）のデューティ比は４４％である。従って、モータ２７２は５５００ｒｐｍで回転する。

ＨＷ監視回路３５が出力するＰＷＭ信号のデューティ比を回転速度補正チップ３６によって補正することで、電動ファン２７のモータ２７２を目標の回転速度で回転させることができる。

本実施形態によれば、電動ファンのばらつきに関係なく冷却能力/騒音仕様を達成することができる。また、ＨＷ監視回路３５で設定できないデューティ比で電動ファンを制御し目標回転速度で動作させることができる。

例えば、図１１に特性関数演算モジュールが演算した一次関数に基づくデューティ比に対する回転速度の関係を示す。図１１に示すように、目標回転速度が５５００ｒｐｍでモータ２７２を回転させたいのに、ＨＷ監視回路３５からデューティ比が５０％のＰＷＭ信号を出力すると、モータ２７２は４９４４ｒｐｍで回転し、目標回転速度に足りず、冷却性能が不足してしまう。ところが、ＨＷ監視回路３５がデューティ比が５０％のＰＷＭ信号を出力した場合に、回転速度補正チップ３６がデューティ比が５６％のＰＷＭ信号を出力することによって、モータ２７２は目標回転速度の５５００ｒｐｍで回転し、冷却性能が不足することがない。

同様に、目標回転速度が７３００ｒｐｍでモータ２７２を回転させたいのに、ＨＷ監視回路３５からデューティ比が７０％のＰＷＭ信号を出力すると、モータ２７２は６７２２ｒｐｍで回転し、目標回転速度に足りず、冷却性能が不足してしまう。ところが、ＨＷ監視回路３５がデューティ比が７０％のＰＷＭ信号を出力した場合に、回転速度補正チップ３６がデューティ比が７６％のＰＷＭ信号を出力することによって、モータ２７２は目標回転速度の７３００ｒｐｍで回転し、冷却性能が不足することがない。

更に同様に、目標回転速度が９１００ｒｐｍでモータ２７２を回転させたいのに、ＨＷ監視回路３５からデューティ比が９０％のＰＷＭ信号を出力すると、モータ２７２は８５００ｒｐｍで回転し、目標回転速度に足りず、冷却性能が不足してしまう。ところが、ＨＷ監視回路３５がデューティ比が９０％のＰＷＭ信号を出力した場合に、回転速度補正チップ３６がデューティ比が９６％のＰＷＭ信号を出力することによって、モータ２７２は目標回転速度の９１００ｒｐｍで回転し、冷却性能が不足することがない。

また、ＰＷＭ信号に対し、目標回転速度より速い回転速度で回転してしまうモータであっても、回転速度補正チップ３６によってＰＷＭ信号のデューティ比を調整することで、目標回転速度で回転させることができる。その結果、風切り音を抑制することができる。

なお、上記実施形態では、ＨＷ監視回路３５内で動作するファームウェアがデューティ比の設定を行っていたが、ファームウェアの代わりにＢＩＯＳが行っても良い。ＢＩＯＳが設定を行う場合、温度に対する目標回転速度、温度に対するデューティ比を示すテーブルはＢＩＯＳ−ＲＯＭに格納される。

また、図１２に示すように、ＰＷＭ信号によって回転速度が制御される数の電動ファン２７Ａ，２７Ｂが存在し、複数ファンに対して同じＰＷＭ信号で制御をする場合がある。ただし、個々のファンのばらつきは異なるため、それぞれに目標回転速度を満たすためには、個別のＰＷＭデューティを設定する必要がある。この場合には、ＰＷＭデューティ比を個別に管理する必要があり、ＢＩＯＳやファームウェアでの処理が非常に煩雑になる。

ところが、図１２に示すように、ＨＷ監視回路３５と電動ファン２７Ａとの間に回転速度補正チップ３６Ａを設置し、ＨＷ監視回路３５と電動ファン２７Ｂとの間に回転速度補正チップ３６Ｂを設置することで、それぞれの電動ファン２７Ａのモータ数を目標回転速度で回転させることができる。その結果、複数の冷却ファンの制御で、ＨＷ監視回路３５やＢＩＯＳ／ファームウェア部分は冷却ファンのばらつきを考慮せずに制御が可能である。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

第１の実施形態に係わる電子装置のシステム構成を示すブロック図。 第１の施形態に係わるＨＷ監視回路、温度検出ユニット、および電動ファンの構成を示す図。 第１の実施形態に係わるマイクロプロセッサによって実行されるファームウェアの構成を示す図。 第１の実施形態に係わる特性関数演算モジュールによって演算された特性関数を示す図。 第２の実施形態に係わる電子装置のシステム構成を示すブロック図。 第２の実施形態に係わるハードウェア監視回路で設定される温度に対するＰＷＭ信号のデューティ比を示す図。 第２の実施形態に係わる回転速度補正チップの構成を示すブロック図。 第２の実施形態に係わるデューティ比補正回路の構成を示すブロック図。 第２の実施形態に係わるＨＷ監視回路、ダウンカウンタの出力、回転速度補正チップの出力（論理和演算回路の出力）を示す図。 第２の実施形態に係わるＨＷ監視回路、ダウンカウンタの出力、回転速度補正チップの出力（論理積演算回路の出力）を示す図。 第２の実施形態に係わる特性関数演算モジュールが演算した一次関数に基づくデューティ比に対する回転速度の関係を示す図。 第２の実施形態に係わる回転速度補正チップを用いた変形例を示す図。

符号の説明

２５…ハードウェア監視回路，２６…温度検出ユニット，２７…電動ファン，２７Ａ．２７Ｂ…電動ファン，３５…ハードウェア監視回路，３６…回転速度補正チップ，２５１…回転速度演算回路，２５２…マイクロプロセッサ，２５３…不揮発性メモリ，２５４…レジスタ，２５５…ＰＷＭ回路，２７１…回転制御ＩＣ，２７２…モータ，２７３…ブレード，３００…ファームウェア，３０１…初期デューティ比設定モジュール，３０２…回転速度取得モジュール，３０３…特性関数演算モジュール，３０４…デューティ比演算モジュール，３０５…温度読出モジュール，３０６…目標回転速度取得モジュール，３０７…デューティ比設定モジュール，４０１…初期デューティ比設定モジュール，４０２…回転速度取得モジュール，４０３…特性関数演算モジュール，４０４…デューティ比演算モジュール，４０５…デューティ比読出モジュール，４０６…目標回転速度取得モジュール，４０７…デューティ比設定モジュール，４５１…回転速度演算回路，４５３…不揮発性メモリ，４５４…デューティ比検出回路，４５５…デューティ比補正回路，５０１…選択回路，５１０…第１補正回路，５１１…プリセット付きダウンカウンタ，５１２…論理和演算回路，５２０…第２補正回路，５２１…プリセット付きダウンカウンタ，５２２…論理積演算回路。

Claims (10)

1. 入力される制御信号のデューティ比に応じて回転速度が変化するモータを有し、前記モータの回転速度を計測する回転速度検出部を有するファンと、
   温度に対応する目標回転速度の情報を複数格納する記憶装置と、
   温度を計測する温度計測部と、
   前記ファンに入力された制御信号のデューティ比と前記回転速度検出部によって計測された回転速度との組み合わせを複数組取得し、デューティ比と回転速度との特性を示す関数を演算する特性関数演算手段と、
   前記記憶装置に格納されている複数の情報から前記温度計測部によって計測される温度に対応する目標回転速度を読み出し、前記モータを前記読み出した目標回転速度で回転させるために、前記関数に基づいて当該目標回転速度に対するデューティ比を演算するデューティ比演算手段と、
   前記補正値演算手段によって演算されたデューティ比の制御信号を前記ファンに出力する回転制御部とを具備することを特徴とする電子装置。
2. 前記特性関数演算手段は、スピンアップ時のデューティ比と前記回転速度検出部によって計測された回転速度との組み合わせと、０％のデューティ比と前記回転速度検出部によって計測された回転速度との組み合わせとを取得することを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 入力される制御信号のデューティ比に応じて回転速度が変化するモータを有し、前記モータの回転速度を計測する回転速度検出部を有するファンと、
   温度に対応する目標回転速度と前記制御信号のデューティ比との組み合わせの情報を複数格納する第１記憶装置と、
   温度を計測する温度計測部と、
   前記記憶装置に格納されている複数の情報から前記温度計測部によって計測される温度に対応する目標回転速度を読み出し、前記読み出したデューティ比を有する制御信号を出力する制御信号出力部と、
   前記ファンに入力された制御信号のデューティ比と前記回転速度検出部によって計測された回転速度との組み合わせを複数組取得し、デューティ比に対する回転速度の特性を示す関数を演算する特性関数演算手段と、
   前記第１記憶装置に格納されている目標回転速度と制御信号のデューティ比との組み合わせの情報の複製を格納する第２記憶装置と、
   前記回転制御部が出力した制御信号を受信し、受信した制御信号のデューティ比を検出するデューティ比検出部と、
   前記第２記憶装置を参照することによって前記デューティ比検出部が検出したデューティ比に対応する目標回転速度を取得する目標回転速度取得部と、
   前記目標回転速度取得部が取得した前記目標回転速度で前記モータを回転させるために、前記関数に基づいて当該目標回転速度に対するデューティ比を演算する補正値演算手段と、
   前記デューティ比検出部が受信したデューティ比を前記補正値演算手段によって演算されたデューティ比に補正した制御信号を前記ファンに出力するデューティ比補正部とを具備することを特徴とする電子装置。
4. 前記特性関数演算手段は、スピンアップ時に前記ファンに供給するデューティ比と前記回転速度検出部によって計測された回転速度との組み合わせと、０％のデューティ比と前記回転速度検出部によって計測された回転速度との組み合わせとを取得することを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
5. 前記制御信号出力部と、前記特性関数演算手段、前記第２記憶装置、前記デューティ比検出部、前記目標回転速度取得部、前記補正値演算手段、および前記デューティ比補正部とは、異なる半導体チップに実装されていることを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
6. 前記デューティ比補正部は、プリセット機能付きダウンカウンタを具備し、
   前記補正値演算手段が演算したデューティ比が前記デューティ比検出部が検出したデューティ比より大きい場合、前記ダウンカウンタは、前記制御信号の立ち下がりを起点としてカウントダウンを開始し、カウンタがカウント終了するまでＨレベルの信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
7. 前記デューティ比補正部は、プリセット機能付きダウンカウンタを具備し、
   前記補正値演算手段が演算したデューティ比が前記デューティ比検出部が検出したデューティ比より小さい場合、前記ダウンカウンタは、前記制御信号の立ち上がりを起点としてカウントダウンを開始し、カウンタがカウント終了するまでＨレベルの信号を出力し、カウントダウン終了後Ｌレベルの信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
8. 入力される制御信号のデューティ比に応じて回転速度が変化するモータを有し、前記モータの回転速度を計測する回転速度検出部を有する第２ファンと、
   前記第２ファンに入力された制御信号のデューティ比と前記回転速度検出部によって計測された回転速度との対を複数対取得し、デューティ比に対する回転速度の特性を示す関数を演算する第２特性関数演算手段と、
   前記第１記憶装置に格納されている目標回転速度とデューティ比との組み合わせの情報の複製を格納する第３記憶装置と、
   前記回転制御部が出力した制御信号を受信し、受信した制御信号のデューティ比を検出する第２デューティ比検出部と、
   前記第３記憶装置を参照することによって前記第２デューティ比検出部が検出したデューティ比に対応する目標回転速度を取得する第２目標回転速度取得部と、
   前記第２目標回転速度取得部が取得した目標回転速度で前記モータを回転させるために、前記関数に基づいて当該目標回転速度に対するデューティ比を演算する第２補正値演算手段と、
   前記第２デューティ比検出部が受信したデューティ比を前記第２補正値演算手段によって演算されたデューティ比に補正した制御信号を前記第２ファンに出力する第２デューティ比補正部とを更に具備することを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
9. 入力される制御信号のデューティ比に応じて回転速度が変化するモータを有し、前記モータの回転速度を計測する回転速度検出部を有するファンの制御方法であって、
   前記モータに入力された制御信号のデューティ比に対する前記モータの回転速度を複数組取得し、
   前記前記取得した複数組のデューティ比および回転速度から、デューティ比に対する回転速度の特性を示す関数を演算する特性関数演算手段と、
   温度を計測し、
   前記温度計測部によって測定された温度に対応する目標回転速度と、前記温度計測部によって測定された温度に対応するデューティ比との組み合わせを複数格納する第１記憶装置から前記計測された温度に対応するデューティ比を取得し、
   前記取得したデューティ比を有する制御信号を出力し、
   前記制御信号のデューティ比を検出し、
   前記第１記憶装置に格納されている目標回転速度とデューティ比との組み合わせの情報の複製を格納する第２記憶装置を参照することによって、前記検出されたデューティ比に対応する目標回転速度を取得し、
   前記目標回転速度取得部が取得した前記目標回転速度で前記モータを回転させるために、前記関数に基づいて当該目標回転速度に対するデューティ比を演算し、
   前記演算されたデューティ比を有する制御信号を前記ファンに出力することを特徴とするファンの制御方法。
10. スピンアップ時に前記ファンに供給するデューティ比と前記回転速度検出部によって計測された回転速度との組み合わせと、０％のデューティ比と前記回転速度検出部によって計測された回転速度との組み合わせとを取得することを特徴とする請求項９に記載のファンの制御方法。

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