專利名稱：熱預(yù)測(cè)管理模型的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求于2005年10月11日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/725,983的優(yōu)先權(quán)，所述美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?jiān)诖瞬⑷胱鳛閰⒖肌?br> 本申請(qǐng)涉及Kent Kernahan于2002年11月14日提交的題目為“Switching Power Converter”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)10/295,514，于2005年5月5日發(fā)布的、題目為“Method For Computing An Amount Of EnergyTaken From A Battery”的現(xiàn)美國(guó)專利號(hào)6,891,355，其在此全文并入作為參考。
背景 期望既知道電子系統(tǒng)所有元件的溫度，又知道溫度的變化率以及當(dāng)目前的功率條件繼續(xù)時(shí)元件將達(dá)到的最終溫度。例如，考慮一個(gè)電路板，所述電路板包括CPU、RAM和硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。這些元件中的每一個(gè)在操作時(shí)都產(chǎn)生熱，且此熱量分別影響它們中的每一個(gè)。自每個(gè)元件輻射或傳導(dǎo)的熱能夠影響其他組件。如果不期望的情況看來(lái)有可能出現(xiàn)，則期望電子地確定每個(gè)組件產(chǎn)生的熱量，以準(zhǔn)許提前應(yīng)對(duì)。


發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，確定了被傳送到耗能元件的功率。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，傳送到那些元件上的功率最終將作為熱被消散。本發(fā)明提供了一種控制元件中的熱消散的系統(tǒng)。



圖1是一種熱力學(xué)系統(tǒng)的電的表示，所述熱力學(xué)系統(tǒng)包括CPU、RAM和磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。
圖2A-2D表明了以電壓表示的溫度，所述溫度作為提供給圖1所示的模塊的功率的函數(shù)。
圖3是代表適用于最終溫度分析的通用熱力學(xué)系統(tǒng)的熱電路(thermalcircuit)。
圖4是代表適用于熱力學(xué)溫度分析的通用熱力學(xué)系統(tǒng)的熱電路。
圖5是表示特定熱力學(xué)系統(tǒng)的熱電路，所述特定熱力學(xué)系統(tǒng)包括3個(gè)功耗節(jié)點(diǎn)、2個(gè)溫度傳感器和用于組件的熱質(zhì)量(thermal mass)。
圖6是代表圖5中顯示的系統(tǒng)500的模塊圖。
圖7是表示本發(fā)明一種實(shí)施方式的操作的流程圖。
圖8是圖6中顯示的PTMC 601的實(shí)施方式的功能模塊圖。

具體實(shí)施例方式 傳送到計(jì)算機(jī)中的任何系統(tǒng)的大部分功率最終將作為熱被消散。輸入功率中的相對(duì)較小的部分被轉(zhuǎn)換為信號(hào)或噪聲，通過(guò)顯示器、電纜、射頻發(fā)射器等從系統(tǒng)中傳導(dǎo)或輻射出去。從熱的角度考察計(jì)算機(jī)或其他的電子系統(tǒng)中的不同元件之間的相互關(guān)系，那些元件中的每一個(gè)，諸如CPU、RAM、和磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，將其自身與某種熱質(zhì)量相聯(lián)系，所述熱質(zhì)量由電子設(shè)備本身和電路板的一部分、以及其直接連接的相關(guān)組件組成。每個(gè)組件還具有熱阻，所述熱阻與流向每個(gè)其他組件和電子系統(tǒng)外殼的熱量相關(guān)聯(lián)。通過(guò)計(jì)算由耦合元件之間的熱量的各個(gè)路徑和元件消耗的功率，可列出一組聯(lián)立方程式，以預(yù)測(cè)電子系統(tǒng)中每個(gè)元件的溫度。任何分立元件的溫度通過(guò)方程中的項(xiàng)被描述，所述項(xiàng)為該元件消耗的功率、該元件與其他元件間熱流動(dòng)的阻抗、以及該元件與它的環(huán)境間熱流動(dòng)的阻抗。例如，用以計(jì)算包含CPU、RAM和磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中CPU溫度的方程式的一種形式為APC+BPR+CPD＝TC，其中A、B和C是常量，且PC、PR和PD分別代表CPU、RAM和磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器消耗的功率，且TC是所述CPU的溫度。通過(guò)為每個(gè)元件擬一個(gè)方程式，其中所述常量(上述A、B和C)代表熱阻，并繼而將聯(lián)立方程式系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為矩陣形式，可見(jiàn)對(duì)于所述電子系統(tǒng)中存在的任何數(shù)目的元件，最終的系數(shù)矩陣將是方矩陣。如果其他元件被添加，例如圖形控制器，則仍將有如未知溫度同樣多的方程式要被求解，且所述矩陣將是確定的。在一種實(shí)施方式中提供了冷卻裝置，例如風(fēng)扇、熱管、珀?duì)柼B接(a Peltier junction)設(shè)備、以及類似物，其中所述冷卻裝置與給定元件相關(guān)聯(lián)。設(shè)計(jì)者確定所述元件的熱阻為所述冷卻裝置的利用系數(shù)的函數(shù)。根據(jù)所述冷卻裝置的使用和預(yù)定的熱阻參數(shù)來(lái)調(diào)整計(jì)算中使用的元件的熱阻的值。就本說(shuō)明的目的，熱阻表示對(duì)從一個(gè)元件到其他元件的熱流的阻抗。
通過(guò)添加更多細(xì)節(jié)給所述的熱模型，例如每個(gè)元件的熱質(zhì)量，有可能不僅估算出最終的或穩(wěn)態(tài)的溫度，而且估算出作為時(shí)間的函數(shù)的響應(yīng)于功率消耗變化的溫度。所述熱質(zhì)量是材料比熱與該材料質(zhì)量的乘積。熱質(zhì)量也稱熱量容量(caloric capacity)或熱容量(heat capacity)。元件熱質(zhì)量的數(shù)值可以由該元件的制造商提供，或由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察提供。與單功率轉(zhuǎn)換電路一起，使用單環(huán)境溫度傳感器，有可能確定那些元件的溫度、那些元件溫度的變化率以及它們將達(dá)到的最終溫度，其中所述的單功率轉(zhuǎn)換電路有能力同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)功率軌(power rail)并測(cè)量每個(gè)功率軌中的功率流，所述的單環(huán)境溫度傳感器感測(cè)含有CPU、RAM和磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的產(chǎn)品的殼外(outside case)溫度。提供這些信息給操作系統(tǒng)，以準(zhǔn)許甚精細(xì)的熱量管理。例如，如果多個(gè)應(yīng)用軟件試圖同時(shí)執(zhí)行，在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和RAM間來(lái)回的數(shù)據(jù)交換可能導(dǎo)致磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器非常高的功率消耗。如果為該磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器設(shè)立的功率消耗極限被超過(guò)，或預(yù)測(cè)將如此，則所述操作系統(tǒng)能夠控制向磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器存取應(yīng)用程序，以減少驅(qū)動(dòng)器活動(dòng)并降低計(jì)算機(jī)內(nèi)部的溫度，而不必降低計(jì)算機(jī)性能。類似地，如果發(fā)現(xiàn)CPU過(guò)熱，則可以有能應(yīng)用于它的冷卻策略，或它的使用可以被減少。如果確定RAM是正在接近它的最大允許溫度的元件，也有可以應(yīng)用的策略。通過(guò)提供每個(gè)元件目前溫度和預(yù)測(cè)溫度的估算值給操作系統(tǒng)，可以采取主動(dòng)措施以避免高熱情況。例如，眾所周知地，基于半導(dǎo)體的設(shè)備，特別是基于半導(dǎo)體的數(shù)字設(shè)備，需要較高操作電壓以在較高溫度下操作于相同速度。相應(yīng)地，通過(guò)擁有關(guān)于目前溫度和預(yù)測(cè)溫度的實(shí)時(shí)信息，電壓軌可以被功率轉(zhuǎn)換電路管理，以產(chǎn)生與所需性能一致的最低可能電壓。
在一種實(shí)施方式中，提供了一種功率轉(zhuǎn)換與管理集成電路，該電路將電能例如從一個(gè)或更多電池轉(zhuǎn)換至多個(gè)輸出電源軌，所述多個(gè)電源軌提供不同的電壓和不同的功率。所述的功率轉(zhuǎn)換與管理集成電路也測(cè)量從電池中汲取的功率和供應(yīng)給其他元件的功率，估算電池剩余的壽命，并在剩余功率的不同閾值處控制負(fù)載的關(guān)閉。另外，所述的功率信息能夠與產(chǎn)品的矩陣模型結(jié)合而使用，所述的產(chǎn)品是包含此功率轉(zhuǎn)換與管理集成電路，以測(cè)量并報(bào)告以及管理所有元件的熱特性。例如，通過(guò)知曉系統(tǒng)中每個(gè)元件的熱極限和熱質(zhì)量，就可能確定元件還有多快即將超過(guò)溫度極限，以及如果對(duì)于應(yīng)用是適宜的，確定降低該元件的功率，或降低供應(yīng)給其他元件的功率，以避免它們有助于封裝內(nèi)部的發(fā)熱，從而允許所述元件運(yùn)行得更快且更長(zhǎng)久。
所述CPU可以用來(lái)做出關(guān)于系統(tǒng)操作將根據(jù)熱預(yù)測(cè)如何被調(diào)整的決定。磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的控制是一實(shí)例?，F(xiàn)代操作系統(tǒng)利用CPU內(nèi)部的幾層高速緩沖存儲(chǔ)器和CPU外部的其他存儲(chǔ)器，以最小化磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的活動(dòng)，并執(zhí)行其它功能。更特別地，如果有多個(gè)應(yīng)用軟件同時(shí)運(yùn)行，則他們競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)資源，且所述操作系統(tǒng)將那些應(yīng)用程序來(lái)回傳遞(page)給硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。許多資源要求的同時(shí)出現(xiàn)可以導(dǎo)致磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器活動(dòng)的驚人增加。如果操作系統(tǒng)從熱管理系統(tǒng)處收到關(guān)于磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器以當(dāng)前速度繼續(xù)運(yùn)行一段所考慮的時(shí)間就將違反該磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的溫度極限的信息，則所述操作系統(tǒng)可以改變待決任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，那么磁盤(pán)就被較低頻次地訪問(wèn)。例如，低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)可以被稍低頻次地服務(wù)?？蛇x地，所述操作系統(tǒng)可以暫停(suspend)某些應(yīng)用程序，直至溫度有所降低或高優(yōu)先級(jí)的活動(dòng)有所平息。這允許所述操作系統(tǒng)以有計(jì)劃的、逐步的方式控制熱負(fù)載的減少，直至僅剩的活動(dòng)是基本的OS例行程序?yàn)橹?。如果所述?jì)算機(jī)正運(yùn)行于熱環(huán)境中，且確定了熱極限將被超過(guò)，那么控制系統(tǒng)可以減少CPU活動(dòng)以減緩該機(jī)器的總體性能。從用戶觀點(diǎn)來(lái)看，這在CPU溫度逼近熱極限時(shí)，提供了一種適度的性能減緩。
傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法使用溫度測(cè)量，所述溫度測(cè)量在對(duì)硬件元件、應(yīng)用軟件和周圍溫度的組合測(cè)試期間進(jìn)行，以估算系統(tǒng)為生存而必須被設(shè)計(jì)的最壞情形的熱條件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到測(cè)試適當(dāng)?shù)呐帕袛?shù)以確信地預(yù)測(cè)真正的最壞情形條件的難度，故在系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)中，經(jīng)常提供一個(gè)額外的溫度余量。與傳統(tǒng)方法相比，目前的實(shí)施方式允許設(shè)計(jì)一個(gè)更窄的熱限制范圍，產(chǎn)生更小的產(chǎn)品，并提供用戶選擇溫度極限的可能。例如，在一些產(chǎn)品中，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)允許60℃的表面溫度，但一些用戶可能寧愿通過(guò)選擇性地降低系統(tǒng)中一些元件的性能，以指示產(chǎn)品降低其表面溫度。因此，用戶將可以選擇不同于系統(tǒng)設(shè)計(jì)者所選擇的熱極限。
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，所有不同元件的熱質(zhì)量和元件對(duì)外界之間的熱阻是已知的。那些數(shù)據(jù)是產(chǎn)品機(jī)械設(shè)計(jì)的自然(physical)結(jié)果。然而所未知的是在不同操作環(huán)境中將被消耗的功率。例如，如果產(chǎn)品的總體溫度非常冷，半導(dǎo)體器件可以制成為在冷環(huán)境下汲取較小的功率，并可以被操作于較低的電壓。類似地，RAM器件在低溫下消耗的功率可以低于高溫操作時(shí)消耗的功率，高溫操作時(shí)需要更高的電壓以正常運(yùn)行，且操作于相同的性能水平時(shí)，高溫操作要消耗更多功率。因計(jì)算機(jī)制造商從不同制造商處購(gòu)買(mǎi)組件，且一些RAM更加高效，故功率使用測(cè)量是重要的。低功率下的存取時(shí)間與凈帶寬是可實(shí)現(xiàn)的。相應(yīng)地，當(dāng)制造商安裝更高效的RAM時(shí)，通過(guò)測(cè)量由方程式得出的功率，所述更高效的RAM將被測(cè)出消耗較小的功率，并因此在產(chǎn)生高熱結(jié)果前，所述更高效的RAM將可以操作于較高活動(dòng)級(jí)別，且根據(jù)本發(fā)明的熱管理系統(tǒng)可以用于動(dòng)態(tài)地使系統(tǒng)適應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明，在一種實(shí)施方式中，熱管理是由功率轉(zhuǎn)換電路執(zhí)行的。這可以通過(guò)使用一種系統(tǒng)的部分得以實(shí)現(xiàn)，所述的系統(tǒng)在2005年5月10日授予Kent Kernahan的共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利6,891,355中公開(kāi)，其通過(guò)引用被全文并入。本發(fā)明使用了在上述引用的’355專利中公開(kāi)的系統(tǒng)的3個(gè)主要模塊的特征利用。一個(gè)模塊是數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，該系統(tǒng)測(cè)量輸出電壓和輸出電壓變化率，并繼而提供該信息給調(diào)節(jié)引擎(regulation engine)。關(guān)于電壓和時(shí)間信息及其具有的實(shí)際組件的模型，所述調(diào)節(jié)引擎實(shí)時(shí)使用微積分算法(calculus)來(lái)控制輸出電壓，估算傳輸給輸出電路的負(fù)荷量，并以該信息調(diào)節(jié)電壓、電流、斜波信號(hào)(ramp)，以及處理超負(fù)荷情形。
用于本發(fā)明的所述’355專利中的第三模塊是系統(tǒng)模塊。該系統(tǒng)模塊包含8051型微控制器、RAM、和ROM，運(yùn)行程序并執(zhí)行總體管理諸如功率管理，以及響應(yīng)于收到命令或響應(yīng)于外界情況的測(cè)量而開(kāi)關(guān)其它元件。實(shí)例包括不足以運(yùn)行特定輸出的電池壽命、過(guò)低而不能運(yùn)行特定通道的電壓、各種故障情況、過(guò)電流限制、或諸如可能致使所述系統(tǒng)模塊關(guān)閉其他元件的監(jiān)控器超時(shí)的錯(cuò)誤情況。另外，所述系統(tǒng)模塊也從所述調(diào)節(jié)引擎獲取原始信息，并轉(zhuǎn)化所述原始信息以執(zhí)行任務(wù)。一個(gè)典型的任務(wù)是電池充電算法或最新的電池充電算法，在電池充電算法中，調(diào)節(jié)穩(wěn)恒電流一段時(shí)間并繼而調(diào)節(jié)穩(wěn)恒電壓，在最新的電池充電算法中，電壓變化率用于確定充電速率，以提供一個(gè)恒定的充電速率。使用’355專利的信息與特征，連同所述產(chǎn)品的諸如估算的或測(cè)量的即時(shí)溫度的熱特征的矩陣一起，溫度變化速率以及對(duì)最終或穩(wěn)態(tài)溫度的預(yù)測(cè)是可以確定的。系統(tǒng)模塊在高層與操作系統(tǒng)相互作用，并報(bào)告此信息以實(shí)現(xiàn)這些元件的熱參數(shù)的管理。例如，在一種實(shí)施方式中，所述熱管理系統(tǒng)報(bào)告溫度信息給操作系統(tǒng)，且如果溫度預(yù)計(jì)在預(yù)編程的時(shí)間段內(nèi)超過(guò)極限或預(yù)計(jì)超過(guò)極限達(dá)一段預(yù)編程的時(shí)間，則該熱管理系統(tǒng)被程序化為自主卸載負(fù)載以便保護(hù)產(chǎn)品。在一種實(shí)施方式中，所述功率/熱管理電路在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的控制線上維持一個(gè)等待命令，以使該磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器只要在預(yù)計(jì)要超過(guò)它的操作溫度極限時(shí)就看上去繁忙，從而降低系統(tǒng)性能?？蛇x地，CPU可以被指定在一個(gè)或更多周期內(nèi)什么都不做。在一種實(shí)施方式中，所述功率/熱管理電路提供信息給外部主機(jī)。該主機(jī)指令對(duì)所述功率/熱管理電路采取行動(dòng)。
系統(tǒng)詳細(xì)說(shuō)明 雖然本發(fā)明可應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之外的其他系統(tǒng)，但為了本發(fā)明的說(shuō)明目的，描述了包括作為主要產(chǎn)熱者的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(DISK)和CPU、RAM的系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)在圖1中從電氣觀點(diǎn)表明?？疾靾D1，以電氣形式表示的CPU顯示于標(biāo)有參考字符101的虛線框中。類似地，所述系統(tǒng)的RAM部分被標(biāo)注為102的虛線框顯示，且所述DISK部分被標(biāo)有103的虛線框表明。所述CPU、RAM和DISK的組合系統(tǒng)被電氣地表現(xiàn)于由參考字符104指明的框中。
熱力學(xué)系統(tǒng)可以通過(guò)在元件間設(shè)置等效物而建模為電氣網(wǎng)絡(luò)。在用于精確的且局部化的動(dòng)態(tài)熱管理的熱RC建模和控制-理論技術(shù)中，Skadron等人將在熱學(xué)量與電學(xué)量之間常用的等效量列成表格，如表1中所示。
表1 用表1中顯示的熱-電關(guān)系，可以建構(gòu)模擬熱力學(xué)系統(tǒng)工況的電路。這樣的電路顯示于圖1，代表了膝上型或掌上型計(jì)算機(jī)中的一些主要的子系統(tǒng)。由參考字符101-1指示的獨(dú)立電流源ICPU、由參考字符102-1指示的獨(dú)立電流源IRAM、和由參考字符103-1指示的獨(dú)立電流源IDISK分別代表著在模塊CPU、RAM和磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的每個(gè)中產(chǎn)生的熱功率。電容器CCPU、CRAM和CDISK是所述模塊的熱質(zhì)量的類似物。在圖1的實(shí)例中，CPU具有RAM的熱質(zhì)量的兩倍以及磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的熱質(zhì)量的十分之一。所述磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器因此將比其他模塊發(fā)熱和冷卻得更慢。電阻器RC、RR和RD是到周圍環(huán)境的熱通道。
除了由電流項(xiàng)IC、IR、和ID的自發(fā)熱，以及通過(guò)阻抗到環(huán)境的冷卻或加熱外，每個(gè)模塊傳輸熱能給周圍較冷的模塊，并從較熱的模塊吸收熱。模塊間的熱傳遞被表示為(i)由參考字符105、106和107指示的壓控電流源，所述電流源的輸出電流是其控制輸入端的電壓差(兩個(gè)模塊間的電壓差)的函數(shù)，和(ii)在那些模塊間輸送電流的電阻器R3、R4和R5。這就是熱流等效物，所述熱流的大小和方向取決于模塊間的溫度差。壓控電流源105、106和107用于使自發(fā)熱項(xiàng)與涉及到其它模塊的熱傳遞的項(xiàng)隔離。即，模塊中消耗的功率直接加熱該模塊，并間接加熱周圍的模塊。所述電阻器代表模塊間的熱阻。
電路104包括3個(gè)串連的壓控電流源，將跨接在所述模塊上的電壓電氣地相加。因?yàn)樗鲭娐分械碾妷簩?duì)應(yīng)于被建模的系統(tǒng)中的溫度，所以電壓VCPU、VRAM、和VDISK代表所述CPU、RAM、和磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的溫度，且VSYSTEM是整個(gè)系統(tǒng)的溫度。
參考圖2A-2D，電壓VCPU、VRAM、和VDISK顯示為功率首先分別施加于所述3個(gè)模塊、然后再組合施加于所述3個(gè)模塊。本例中，1伏特電壓對(duì)應(yīng)于所述系統(tǒng)的最大允許溫度。
圖2A中，自時(shí)間0處開(kāi)始，CPU是唯一被供電的模塊。它的相對(duì)小的熱質(zhì)量導(dǎo)致了當(dāng)供電時(shí)相對(duì)迅速的溫度升高，且類似地當(dāng)斷電時(shí)迅捷地冷卻。雖然其它模塊沒(méi)有被供電，但它們從所述CPU吸收一些熱。這通過(guò)當(dāng)僅有所述CPU正在運(yùn)行時(shí)，在圖2B和2C中它們各自的曲線上呈現(xiàn)的非零電壓而被顯示。
類似地，當(dāng)所述其它模塊被單獨(dú)供電時(shí)，它們的溫度迅速上升，且未活動(dòng)的模塊吸收熱并顯示一個(gè)小的溫升。例如，圖2B中，當(dāng)僅有RAM被供電大約30秒時(shí)，它的溫度迅速升高，并傳遞熱給其他模塊。磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器具有大得多的熱質(zhì)量，故所述磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器看起來(lái)比其它模塊加熱更慢。
圖2A、2B、2C和2D表明了通過(guò)控制產(chǎn)熱組件的操作，系統(tǒng)如何被維持運(yùn)轉(zhuǎn)并處于可接受的熱極限內(nèi)。例如，在大約70秒時(shí)間點(diǎn)處，所述RAM和CPU同時(shí)接通電源，通過(guò)運(yùn)行于比單獨(dú)通電時(shí)更低的功率，分享熱預(yù)算。當(dāng)功率在80秒時(shí)間點(diǎn)被施加于磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器時(shí)，給RAM的功率被降低，以適應(yīng)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器即將產(chǎn)生的熱。假設(shè)控制分配給每個(gè)模塊的功率的算法被提供了所有相關(guān)的系數(shù)，那么如果RAM的功率軌上的電壓可以被逐漸地降低，則通過(guò)以與磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的溫度升高速率相同的速率降低所述電壓，最佳的系統(tǒng)性能就可以被實(shí)現(xiàn)。在90秒處，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始消耗更多功率(以更快的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)旋轉(zhuǎn)、每秒讀寫(xiě)更多數(shù)據(jù)等)，故CPU的功率被降低。如前，此種降低可以被逐漸地實(shí)施以維持性能的最高水平。
使用熱性能的電模擬，可能確定每個(gè)產(chǎn)熱元件的溫度變化率。下面的典型方程式描述了圖1中表明的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括作為產(chǎn)熱元件的CPU、RAM和DISK。尤其為了確定作為時(shí)間的函數(shù)的CPU溫度的變化率，如下的公式是可適用的 類似地，RAM的溫度變化率可以被表示為 以相似的方式，與系統(tǒng)其他元件結(jié)合關(guān)于時(shí)間的磁盤(pán)的溫度變化率可以表示為 在上述每個(gè)方程式中，第一項(xiàng)代表元件的自身發(fā)熱，且第二項(xiàng)代表熱的減少，其是向周圍空氣以及電路板或機(jī)殼的熱損失的函數(shù)。第三項(xiàng)及后續(xù)各項(xiàng)代表來(lái)自于其他元件的熱增加?？梢岳斫猓枰~外的方程式來(lái)確定任何加入系統(tǒng)的新熱源的溫度變化率，且向每個(gè)方程式加入新項(xiàng)，以代表從所述新源向其他每個(gè)元件的熱貢獻(xiàn)。
如從上述公式中可以理解的，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的溫度變化率是對(duì)于各個(gè)方程式的計(jì)算的每個(gè)結(jié)果的總和 為了達(dá)到熱平衡，每個(gè)組件必須向環(huán)境傳遞熱。圖1中的系統(tǒng)的三個(gè)元件中的每個(gè)的關(guān)系由以下方程式5、6和7指示 在前面的描述中，所述系統(tǒng)包括CPU、RAM和DISK，然而目前的實(shí)施方式可應(yīng)用于包含多個(gè)熱源的系統(tǒng)中，在多個(gè)熱源之間，對(duì)于一個(gè)源有充分的熱耦合，以影響另一個(gè)源的溫度。
圖3是典型通用系統(tǒng)300的示意圖，所述的系統(tǒng)300包括由N1、N2、N3......Nm指示的‘m’個(gè)熱消散源，以及由參考符號(hào)S1、S2......SK指示的‘k’個(gè)溫度傳感器。系統(tǒng)元件之間的熱阻由電阻符號(hào)R1至R15指示。如圖3中所顯示，在每對(duì)熱耦合的功率消耗源Ni的成員間有熱阻，每個(gè)功率源Ni與每個(gè)溫度傳感器S1、S2、、......SK間有熱阻，且從每個(gè)源Ni到周圍空氣節(jié)點(diǎn)A有熱阻，所述空氣節(jié)點(diǎn)A的溫度在圖中用TA標(biāo)記。熱阻也存在于每對(duì)溫度傳感器S1、S2、......SK的成員之間，以及每個(gè)溫度傳感器與緊鄰于參考字符TA的周圍節(jié)點(diǎn)A之間。被提供到熱消散源N1、N2和N3之內(nèi)的功率分別用P1、P2和P3表示，以箭頭指示功率輸入。
下面的方程式8是一個(gè)通用方程，該方程表明了其中最終溫度已經(jīng)確定的靜態(tài)情形。方程式8代表用于節(jié)點(diǎn)Ni的能量守恒原理。Pi是消耗于Ni上的功率，第二個(gè)項(xiàng)組代表由于Ni-Nj熱耦合的貢獻(xiàn)，第三個(gè)項(xiàng)組表示Ni至所有傳感器Sj的耦合，且最后一項(xiàng)是與TA的直接交互作用。
方程式8以及后續(xù)方程式中用到的符號(hào)如下。下標(biāo)NX指第X號(hào)功率消耗源，下標(biāo)SX指第X號(hào)溫度傳感器，以及下標(biāo)A指周圍空氣。TX是第X號(hào)元件的溫度，且元件A和B之間的熱阻用θAB指示。
方程式9用來(lái)表明用于溫度傳感器Si的相同的原理，其中第一項(xiàng)的集合是Nj到Si的交互作用，而最后項(xiàng)的集合是表示傳感器到傳感器的交互作用。
圖4表明一種熱電路，所述熱電路代表適合于熱動(dòng)力溫度分析的通用熱力學(xué)系統(tǒng)，其包括熱質(zhì)量。在圖4中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有它自己的熱容量，CNi和CSj。熱容量項(xiàng)也可以被認(rèn)為是上面描述的熱質(zhì)量。
在圖4中，節(jié)點(diǎn)Ni具有帶有參考字符PI的緊鄰的箭頭，以代表接收熱量的節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)SJ是一個(gè)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)，且一個(gè)第三節(jié)點(diǎn)以CL指示。參考圖4可以理解，有從每個(gè)節(jié)點(diǎn)延伸至溫度TA處的周圍空氣的熱阻。同樣，從每個(gè)節(jié)點(diǎn)到外界有熱阻。類似地，熱阻數(shù)據(jù)θSiSj代表傳感器Si和Sj之間的熱阻。被參考符號(hào)CNi指示的電容代表象征節(jié)點(diǎn)Ni的熱質(zhì)量的電氣電容器。同樣如圖4顯示，是由參考字符CCL指示的節(jié)點(diǎn)CL的熱質(zhì)量。
圖4中表明的電路，可以通過(guò)使用下面的方程式10、11和12以表現(xiàn)其特征 在以上符號(hào)中，“m”代表功率(發(fā)熱)源的數(shù)量，“k”代表溫度傳感器的數(shù)量，且“p”代表熱容量節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。
方程式(10)代表應(yīng)用于功率消耗節(jié)點(diǎn)Ni的能量守恒定律，該方程式類似于方程式(8)，有如下區(qū)別Pi(t)是時(shí)間的函數(shù)，第四個(gè)項(xiàng)組是與CL型熱質(zhì)量的交互作用，且最后一項(xiàng)代表由于自身熱質(zhì)量CNi的貢獻(xiàn)。相似地，方程式(11)與方程式(9)類似，但具有表示與Cj熱質(zhì)量的交互作用的額外第三個(gè)項(xiàng)組，且最后一項(xiàng)涉及所述元件的熱質(zhì)量。方程式(12)與方程式(11)類似，但用于熱質(zhì)量CL而不是傳感器Sj。
形式(10、11、12)中的方程式總數(shù)為m+k+p，未知量總數(shù)為m+p+1(Ni、CL和TA處的未知溫度)。如果沒(méi)有誤差正在影響從傳感器Sj讀取的溫度，則僅需一個(gè)傳感器(k＝1)。然而，現(xiàn)實(shí)中的溫度受誤差影響。同樣，系統(tǒng)可能存在結(jié)合不緊固的區(qū)域，故可能需要在多于一個(gè)點(diǎn)測(cè)量溫度。當(dāng)一些熱阻值未知時(shí)，可能也需要多于一個(gè)的傳感器。
圖5是一種熱電路，所述熱電路代表一種典型的熱力學(xué)系統(tǒng)500，所述系統(tǒng)500包括以節(jié)點(diǎn)N1指示的CPU，以節(jié)點(diǎn)N2指示的存儲(chǔ)器和以節(jié)點(diǎn)N3指示的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。在系統(tǒng)500中，假設(shè)N1處的CPU定位于相對(duì)靠近存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)N2，而磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(N3)定位于距所述處理器和所述存儲(chǔ)器有一些距離處?？紤]到相對(duì)距離，作出某些假設(shè)并解釋如下。為了系統(tǒng)500中的熱管理，由S1和S2指示的溫度傳感器安置于所述電路板上接近節(jié)點(diǎn)N1、N2和N3的位置。如前所述，系統(tǒng)元件間的熱阻被用帶下標(biāo)的希臘字母θ表明，且進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的功率被帶有指明相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的下標(biāo)的P指示。
另外，對(duì)于傳感器S1熱傳感器的熱容量用CS1指示，并且對(duì)于傳感器S2用CS2指示。類似地，CC1指示磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(N3)關(guān)于電路板的熱容量，所述磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器被裝配于所述電路板上。如前，電阻器被利用以表示節(jié)點(diǎn)、傳感器元件以及熱質(zhì)量間的熱阻。例如，由θN1S1指示的電阻器表示節(jié)點(diǎn)N1與溫度傳感器S1間的熱阻。類似地，傳感器S1和傳感器S2間的熱阻用電阻器θS1S2指示。節(jié)點(diǎn)N2和熱質(zhì)量C1間的熱阻用θN2C1指出。節(jié)點(diǎn)N3和熱質(zhì)量C1間的熱阻用參考字符θN3C1指出。
圖6是圖5中描繪的系統(tǒng)500的模塊圖表示，且進(jìn)一步包括被連接于節(jié)點(diǎn)N1、N2和N3的功率/熱管理電路(PTMC)601。PTMC 601通過(guò)輸入導(dǎo)線(lead)603接收輸入功率PI，并分別地提供功率P1、P2和P3給節(jié)點(diǎn)N1、N2和N3。為了說(shuō)明的方便，電路500中的元件間的熱交互作用集中于圖6中的模塊602內(nèi)?？偩€604被用于在PTMC 601與CPU間傳送數(shù)據(jù)。所述CPU發(fā)送命令給PTMC 601以控制功率/熱引擎，且PTMC 601發(fā)送熱測(cè)量結(jié)果、極限值、功率數(shù)據(jù)以及估算的、測(cè)得的、或預(yù)測(cè)的溫度值給CPU。在PTMC 601和CPU間傳送的數(shù)據(jù)包括熱容量、溫度和熱阻。下面一組方程式可以用于表現(xiàn)系統(tǒng)500動(dòng)態(tài)運(yùn)行的特征 方程式13定義了關(guān)于節(jié)點(diǎn)N1的熱關(guān)系，方程式14描述節(jié)點(diǎn)N2，以及方程式15描述節(jié)點(diǎn)N3。方程式16描述傳感器S1的熱關(guān)系，以及方程式17類似地處理傳感器S2的所述關(guān)系，所有所述關(guān)系都涉及系統(tǒng)500的剩余部分。最后，方程式18處理熱容量C1。
下面是對(duì)求解上述方程組中遇到的三種情況的討論 a)未知數(shù)與方程式數(shù)量相同，例如，未知數(shù)為T(mén)N1、TN2、TN3、TC1、θS1A和TA。如果，例如熱傳導(dǎo)由于可變的空氣流而是可變的，則θS1A可能是未知的。在此情形下，所述方程式系統(tǒng)可以被如所示般求解。
b)未知數(shù)多于方程式在此情形下，基于系統(tǒng)的物理性質(zhì)而增加方程式，例如未知數(shù)為T(mén)N1、TN2、TN3、TC1、θS1A、θS2A和TA。在此情形下，人們可推出另一個(gè)方程式。例如，如果兩個(gè)熱阻本質(zhì)上是相似的(比如根據(jù)同一空氣流)，則該兩個(gè)熱阻的比率可以被確定為常量。
c)方程式多于未知數(shù)例如如果θS1A和θS2A是已知的，則系統(tǒng)是過(guò)度約束的。求解方程式1至6，將得到非零的結(jié)果，為了方便，這里用ε1、ε2、ε3、ε4、ε5和ε6表示。上述方程式系統(tǒng)可以在最小均方方法的意義中被求解；最小化ε12+ε22+ε32+ε42+ε52+ε62就最小化誤差。上述6個(gè)方程式被利用以確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)處的溫度，所述溫度既是節(jié)點(diǎn)處被元件消耗的功率的函數(shù)，也是該節(jié)點(diǎn)正在從鄰近節(jié)點(diǎn)接收的熱的函數(shù)。
PTMC 601的運(yùn)行如下。PTMC 601在某測(cè)量時(shí)間t測(cè)量、估算或計(jì)算注入每個(gè)節(jié)點(diǎn)N1、N2和N3的功率，測(cè)量溫度TS1和TS2，然后基于熱信息和其它提供給系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的或其已知的數(shù)據(jù)，求解方程組。所得的解提供了關(guān)注位置處的溫度。通過(guò)以接連的步驟測(cè)量，升高或降低的溫度變化將被識(shí)別，且該信息用于確定例如在元件內(nèi)的熱可能變得超限之前的時(shí)間。這在下面關(guān)于聯(lián)系圖7所提供的操作的描述中被更詳細(xì)地描述。預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)然后被發(fā)送給系統(tǒng)控制器，如果有合適動(dòng)作的話，所述系統(tǒng)控制器利用該數(shù)據(jù)確定關(guān)于系統(tǒng)操作而將采取的合適動(dòng)作。
在一些實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)控制器是有限狀態(tài)機(jī)(FSM)，所述系統(tǒng)控制器用于基于對(duì)溫度的預(yù)測(cè)值來(lái)最優(yōu)化系統(tǒng)目標(biāo)。所述系統(tǒng)控制器能夠起作用以使在組件溫度極限內(nèi)的系統(tǒng)性能最大化，以及采取圖7中流程圖所表明的積極步驟。
在不同位置求解用于溫度T的方程組、以及提供預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)給系統(tǒng)控制器的前述步驟可以由操作系統(tǒng)執(zhí)行，而不是由PTMC執(zhí)行，其中所述操作系統(tǒng)與包括操作設(shè)備N1、N2和N3的系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。
圖7是表明本發(fā)明一種實(shí)施方式的操作的流程圖。參考圖7，在步驟A中，測(cè)量施加于系統(tǒng)各模塊的電壓和流經(jīng)所述各模塊的電流。然后在步驟B中，計(jì)算每個(gè)模塊消耗的功率，且在步驟C中，基于熱模型和系數(shù)，確認(rèn)最近一次計(jì)算是否顯示有任何模塊處于過(guò)限溫度。如果確定溫度過(guò)限，那么在步驟D中采取修正動(dòng)作。根據(jù)其它模塊中的系統(tǒng)配置，此動(dòng)作可以降低給處于過(guò)限溫度的模塊的功率，且也降低給為處于過(guò)限溫度的模塊貢獻(xiàn)熱的其他模塊的功率。熱貢獻(xiàn)的減少可以通過(guò)許多途徑實(shí)現(xiàn)，諸如降低模塊的活動(dòng)級(jí)別或降低電壓。步驟D之后，程序返回步驟A。
如果步驟C確定沒(méi)有模塊已經(jīng)達(dá)到過(guò)限溫度，那么在步驟E中檢查新的計(jì)算結(jié)果，以了解是否有任何模塊的溫度變化被預(yù)測(cè)。如果這個(gè)檢查的結(jié)果是沒(méi)有變化，那么程序返回步驟A，并繼續(xù)檢查每個(gè)模塊。然而，如果任何模塊的溫度有降低，那么通過(guò)施加更多功率給該模塊而提高系統(tǒng)性能就是可能的。步驟F確定提高性能是否是所希望的。如果回答為是，步驟G被執(zhí)行以增加功率給適當(dāng)?shù)哪K。如果不希望提高性能，那么系統(tǒng)返回步驟A。如果在步驟E中確定最近的功率計(jì)算預(yù)測(cè)有任何模塊溫度的增加，那么在步驟H中對(duì)照模塊的和系統(tǒng)的溫度極限檢測(cè)所述溫度。如果沒(méi)有極限將被超過(guò)，則系統(tǒng)返回步驟A。如果在步驟H中，有溫度被預(yù)測(cè)要超過(guò)極限，則在步驟I中，計(jì)算時(shí)間直到超過(guò)所述極限為止，且程序于步驟J繼續(xù)。
在步驟J中，對(duì)照在步驟I中計(jì)算的超過(guò)溫度極限的時(shí)間估算，檢測(cè)導(dǎo)致溫度極限被超過(guò)的活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間。如果所述活動(dòng)將在溫度超過(guò)極限的估算時(shí)間前終止，則程序返回步驟A。如果所述活動(dòng)在溫度極限被超過(guò)前不終止，則程序以步驟K繼續(xù)。
在步驟K中，基于全系統(tǒng)的活動(dòng)做出決定是更適宜降低被施加于很可能過(guò)熱的模塊上的功率，還是降低給其他熱產(chǎn)生物的功率。如果確定所述很可能超過(guò)允許溫度的模塊就是那個(gè)功率應(yīng)被降低的模塊，那么在步驟L中執(zhí)行功率的降低。這將通過(guò)減少所述模塊的活動(dòng)或如果允許而降低該模塊的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。在步驟L中功率降低之后，程序返回步驟A。如果在步驟K中，做出其他模塊的功率應(yīng)被降低的決定，則在步驟M中做出哪個(gè)模塊的功率應(yīng)被降低的決定。在步驟M中功率降低的模塊被選定后，將在步驟N中執(zhí)行功率降低方案，以減少被選定模塊的活動(dòng)，或降低供給該模塊的電壓。接著步驟N中的動(dòng)作，系統(tǒng)返回步驟A中的起始點(diǎn)，并繼續(xù)檢查系統(tǒng)。
圖8是圖6中表明的PTMC 601的一種實(shí)施方式的功能模塊圖。在功能上，PTMC 601中的動(dòng)作大致可被分為601-1指示的算法功能和601-2指示的控制部分功能。基于所使用的算法，算法部分601-1中完成的計(jì)算的結(jié)果可能導(dǎo)致改變由活動(dòng)控制模塊601-3所指示的活動(dòng)、或者改變?cè)谀K601-4中施加于被控單元(CPU、RAM和DISK)的電壓的決定。如果活動(dòng)控制是所期望的，則通過(guò)線路601-5提供信號(hào)以控制DISK，或通過(guò)線路601-6提供信號(hào)以控制RAM，或通過(guò)線路601-7提供信號(hào)以控制CPU的活動(dòng)。取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的選擇，所述控制信號(hào)可以對(duì)處于控制下的一個(gè)或更多設(shè)備起作用。供選擇地，模塊601-1中的選定的算法可以指明施加于CPU、RAM或DISK的電壓中的改變、或活動(dòng)變化和電壓變化的組合。如圖8中所反映的，對(duì)CPU的電壓控制通過(guò)CPU電源模塊601-8施加，所述電源模塊601-8通過(guò)線路601-9向CPU提供功率。CPU電源模塊601-8通過(guò)線路601-10從電壓控制模塊601-4接收控制信號(hào)。類似地，關(guān)于改變RAM功率的決定可以使用通過(guò)601-12給RAM供電的RAM電源模塊601-11而實(shí)現(xiàn)，所述的RAM電源模塊601-11通過(guò)601-13接收控制信號(hào)。最后，如果要改變磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(N3)的功率，電源電壓(power voltage)控制模塊601-4通過(guò)導(dǎo)線601-14發(fā)送信號(hào)給DISK電源控制模塊601-15，所述DISK電源控制模塊601-15的輸出通過(guò)導(dǎo)線601-16提供工作電壓給DISK。
當(dāng)然應(yīng)當(dāng)理解，PTMC 601可以用各種其他方式在功能上實(shí)現(xiàn)，且圖8中的表示法僅僅是可以用于實(shí)踐本發(fā)明的一種實(shí)施方式。
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給出了通用概念及特殊實(shí)施方式的上述公開(kāi)，通過(guò)所附權(quán)利要求，可界定尋求保護(hù)的范圍。已發(fā)布的權(quán)利要求并非用于將申請(qǐng)人的權(quán)利限定于公開(kāi)的權(quán)利要求內(nèi)，但并未以一個(gè)或更多進(jìn)一步的申請(qǐng)的方式限制于字面聲明的主題，所述一個(gè)或更多進(jìn)一步的申請(qǐng)包括那些依美國(guó)專利法35§120和/或美國(guó)專利法35§251提交的申請(qǐng)。
權(quán)利要求
1.一種用于確定多個(gè)電氣組件中的任意組件的溫度的方法，其中所述電氣組件以熱的形式充分消耗所有其接收的功率，所述方法包括以下步驟
(a)監(jiān)控功率源，其中所述功率源獨(dú)立地向每個(gè)所述電氣組件提供功率，由此獲得用于每個(gè)所述電氣組件的功率參數(shù)值；
(b)計(jì)算每個(gè)所述電氣組件消耗的所述功率；
(c)使用熱模型和預(yù)定的系數(shù)，為每個(gè)所述電氣組件計(jì)算溫度參數(shù)值；和
(d)通過(guò)將所述電氣組件的所計(jì)算出的所述溫度參數(shù)值與所述電氣組件的先前存儲(chǔ)的溫度值相結(jié)合，計(jì)算每個(gè)電氣組件的即時(shí)溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中為所述多個(gè)電氣組件中的某一個(gè)電氣組件計(jì)算溫度參數(shù)值的所述步驟包括以下步驟
(a)計(jì)算自發(fā)熱參數(shù)值；
(b)減去代表熱損失的參數(shù)值；和
(c)加上代表在所述某一個(gè)電氣組件與每個(gè)其余的電氣組件間的凈熱傳遞的參數(shù)值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述先前存儲(chǔ)的溫度值是通過(guò)監(jiān)控一個(gè)或更多溫度傳感器而獲得的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括傳送溫度參數(shù)數(shù)據(jù)給主機(jī)。
5.一種用于控制多個(gè)電氣組件中的任意組件的溫度的方法，其中所述電氣組件以熱的形式充分消耗所有其接收的功率，所述方法包括以下步驟
(a)監(jiān)控功率源，其中所述功率源獨(dú)立地向每個(gè)所述電氣組件提供功率，由此獲得用于每個(gè)所述電氣組件的功率參數(shù)值；
(b)計(jì)算每個(gè)所述電氣組件消耗的所述功率；
(c)使用熱模型和預(yù)定的系數(shù)，為每個(gè)所述電氣組件計(jì)算溫度參數(shù)值；
(d)通過(guò)將所述電氣組件的所計(jì)算出的所述溫度參數(shù)值與所述電氣組件的先前存儲(chǔ)的溫度值相結(jié)合，計(jì)算每個(gè)電氣組件的即時(shí)溫度；
(e)將所述每個(gè)電氣組件的即時(shí)溫度與相應(yīng)的預(yù)定值比較；和
(f)降低其中所計(jì)算出的所述溫度超過(guò)預(yù)定值的任意一個(gè)或更多所述電氣組件的功率消耗。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中為所述多個(gè)電氣組件中的某一個(gè)電氣組件計(jì)算所述溫度參數(shù)值的所述步驟包含以下步驟
(a)計(jì)算自發(fā)熱參數(shù)值；
(b)減去代表熱損失的參數(shù)值；和
(c)加上代表在所述某一個(gè)電氣組件與每個(gè)其余的電氣組件間的凈熱傳遞的參數(shù)值。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括傳送溫度參數(shù)數(shù)據(jù)給主機(jī)。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中降低給定電氣組件的功率消耗的所述步驟包括降低施加于所述電氣組件上的電壓。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其中降低給定電氣組件的功率消耗的所述步驟包括降低所述電氣組件的時(shí)鐘頻率。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括降低提供給所述電氣組件的功率。
11.如權(quán)利要求5所述的方法，其中降低給定電氣組件的功率消耗的所述步驟包括降低所述電氣組件的性能。
12.如權(quán)利要求5所述的方法，其中降低給定電氣組件的功率消耗的所述步驟包括控制冷卻裝置。
13.如權(quán)利要求5所述的方法，其中降低第一電氣組件的所述功率消耗的步驟包括降低第二電氣組件的所述功率消耗，因此減少?gòu)乃龅诙姎饨M件到所述第一電氣組件的所述凈熱傳遞。
14.如權(quán)利要求5所述的方法，其中至少一個(gè)所述電氣組件包括用于執(zhí)行一個(gè)或更多程序的微處理器。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中降低電氣組件的功率消耗的所述步驟包括根據(jù)一種規(guī)則選擇一個(gè)或更多將被暫停、由所述微處理器執(zhí)行的程序。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述規(guī)則包括選擇將被暫停的程序，其中所述程序的優(yōu)先級(jí)比正在被所述微處理器執(zhí)行的任何其他即時(shí)程序的優(yōu)先級(jí)較低。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中降低電氣組件的功率消耗的所述步驟包括根據(jù)一種規(guī)則選擇一個(gè)或更多程序，用于對(duì)所述微處理器執(zhí)行所述程序有效的時(shí)間減少。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述規(guī)則包括選擇用于對(duì)所述微處理器執(zhí)行所述程序有效的時(shí)間減少的程序，其中所述程序的優(yōu)先級(jí)比正在被所述微處理器執(zhí)行的任何其他即時(shí)程序的優(yōu)先級(jí)較低。
19.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述先前存儲(chǔ)的溫度值是通過(guò)監(jiān)控一個(gè)或更多溫度傳感器而獲得的。
20.一種用于控制多個(gè)電氣組件中的任意組件的溫度的方法，其中所述電氣組件以熱的形式充分消耗所有其接收的功率，所述方法包括以下步驟
(a)監(jiān)控功率源，其中所述功率源獨(dú)立地向每個(gè)所述電氣組件提供功率，由此獲得用于每個(gè)所述電氣組件的功率參數(shù)值；
(b)計(jì)算每個(gè)所述電氣組件消耗的所述功率；
(c)使用熱模型和預(yù)定的系數(shù)，為每個(gè)所述電氣組件計(jì)算溫度參數(shù)值；
(d)通過(guò)將所述電氣組件的所計(jì)算出的所述溫度參數(shù)值與所述電氣組件的先前存儲(chǔ)的溫度值相結(jié)合，計(jì)算每個(gè)電氣組件的即時(shí)溫度；
(e)將所述每個(gè)電氣組件的即時(shí)溫度與相應(yīng)的預(yù)定值比較；和
(f)降低其中所計(jì)算出的所述溫度超過(guò)預(yù)定值的任意一個(gè)或更多所述電氣組件的功率消耗。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中為所述多個(gè)電氣組件中的某一個(gè)電氣組件計(jì)算所述溫度參數(shù)值的所述步驟，包含以下步驟
(a)計(jì)算自發(fā)熱參數(shù)值；
(b)減去代表熱損失的參數(shù)值；和
(c)加上代表在所述某一個(gè)電氣組件與每個(gè)其余的電氣組件間的凈熱傳遞的參數(shù)值。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括傳送溫度參數(shù)數(shù)據(jù)給主機(jī)。
23.如權(quán)利要求20所述的方法，其中降低給定電氣組件的功率消耗的所述步驟包括降低施加于所述電氣組件上的電壓。
24.如權(quán)利要求20所述的方法，其中降低給定電氣組件的功率消耗的所述步驟包括降低所述電氣組件的時(shí)鐘頻率。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括降低提供給所述電氣組件的功率。
26.如權(quán)利要求20所述的方法，其中降低給定電氣組件的功率消耗的所述步驟包括降低所述電氣組件的性能。
27.如權(quán)利要求20所述的方法，其中降低給定電氣組件的功率消耗的所述步驟包括控制冷卻裝置。
28.如權(quán)利要求20所述的方法，其中降低第一電氣組件的所述功率消耗的步驟包括降低第二電氣組件的所述功率消耗，因此減少?gòu)乃龅诙姎饨M件到所述第一電氣組件的所述凈熱傳遞。
29.如權(quán)利要求20所述的方法，其中至少一個(gè)所述電氣組件包括用于執(zhí)行一個(gè)或更多程序的微處理器。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中降低電氣組件的功率消耗的所述步驟包括根據(jù)一種規(guī)則選擇一個(gè)或更多將被暫停、由所述微處理器執(zhí)行的程序。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述規(guī)則包括選擇將被暫停的程序，其中所述程序的優(yōu)先級(jí)比在被所述微處理器執(zhí)行的任何其他即時(shí)程序的優(yōu)先級(jí)較低。
32.如權(quán)利要求29所述的方法，其中降低電氣組件的功率消耗的所述步驟包括據(jù)一種規(guī)則選擇一個(gè)或更多程序，用于對(duì)所述微處理器執(zhí)行所述程序有效的時(shí)間減少。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述的規(guī)則包括選擇用于對(duì)所述微處理器執(zhí)行所述程序有效的時(shí)間減少的程序，其中所述程序的優(yōu)先級(jí)比正在被所述微處理器執(zhí)行的任何其他即時(shí)程序的優(yōu)先級(jí)較低。
34.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述先前存儲(chǔ)的溫度值是通過(guò)監(jiān)控溫度傳感器而獲得的。
全文摘要
以熱的形式將供給它們的功率充分消耗的電氣組件[601-8，601-11，601-15]，將改變溫度以響應(yīng)于自身發(fā)熱、向它們周圍環(huán)境的熱傳遞、以及從一個(gè)組件向其他組件傳遞的熱。公開(kāi)了一種用于使用熱模型計(jì)算組件(多個(gè)組件)的溫度的方法[圖7A-7B]。在一種實(shí)施方式中，每個(gè)組件的功率消耗被控制以限定所述組件的溫度[圖7A中的步驟E]。在一種實(shí)施方式中，組件的溫度是通過(guò)改變其他組件的功率消耗而被調(diào)整的[圖7B中的步驟K]。在一些實(shí)施方式中，組件的功率消耗是通過(guò)調(diào)整它的性能而被調(diào)整的[圖7A中的步驟F]。在另外的實(shí)施方式中，通過(guò)選擇一個(gè)或更多程序用于所調(diào)整的執(zhí)行來(lái)調(diào)整功耗[圖7B中的步驟J]。
文檔編號(hào)G01K1/00GK101553716SQ200680046543
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2006年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月11日
發(fā)明者肯特·科納罕, 克雷格·蘭伯特, 索林·A·斯帕諾科 申請(qǐng)人:艾科嘉公司