УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО ПРОЦЕССОРА
DEVICE FOR TEMPERATURE CONTROL IN COMPUTER PROCESSOR

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться для нормализации температуры процессоров современных компьютеров.
В настоящее время для охлаждения компьютерного процессора используются воздушные кулеры, состоящие из радиатора и вентилятора [1]. Но применение воздушного кулера имеет недостатки:
1) не способен обеспечить температуру ниже комнатной;
2) не приемлем для термостатирования;
3) сказывается инерционность изменения температуры процессора.
Другое устройство, которое позволяет изменять интенсивность охлаждения процессора в зависимости от его температуры - это система SubZero 4G [2], разработанная в 2003 году. Она состоит из электронного блока-контроллера, кулера процессора на основе термомодуля и вентилятора для охлаждения системного блока компьютера. В зависимости от температуры процессора блок-контроллер изменяет напряжение, подаваемое на термомодуль, частоту вращения вентилятора, входящего в состав кулера процессора, и частоту вращения вентилятора для охлаждения системного блока компьютера. Недостатком данной системы является низкая точность термостатирования процессора, так как она не учитывает инерционность нагрева и охлаждения процессора и не способна обеспечить их взаимную компенсацию.
Целью изобретения является повышение точности термостатирования компьютерного процессора.
Для достижения указанной цели предлагается устройство, изображенное на фиг.1. Оно содержит систему охлаждения процессора, включающую в себя термомодуль 3, радиатор 5 и вентилятор 6, и систему регулирования производительности термомодуля, включающую в себя процессор 2, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 1 и источник электрического тока 7. Термомодуль находится в кондуктивном тепловом контакте с процессором и радиатором посредством электроизоляционных пластин 4.
Данное изобретение позволяет повысить надежность и эффективность компьютера благодаря оптимизации теплового режима работы процессора. Во время работы компьютера, в зависимости от сложности обрабатываемой программы, процессор нагревается сильнее или слабее. Для охлаждения процессора используется термомодуль. Суть изобретения состоит в том, чтобы с упреждением создать в процессоре тепловой режим, необходимый для выполнения стандартных процедур или обработки какой-либо программы, что позволит обеспечить высокую точность термостатирования процессора.
Для того чтобы создать в процессоре тепловой режим, требуемый для выполнения стандартных процедур или загрузки какой-либо программы, необходимо, чтобы, в зависимости от сложности обрабатываемой программы, соответствующим образом изменялось напряжение питания термомодуля. Для этой цели разработана специальная программа на основе алгоритма, представленного на фиг.2, которая может получать эмпирические данные по работе самого процессора при выполнении стандартных процедур или загрузке какой-либо программы. В этом случае температурный режим нагрева процессора будет сохранен в памяти специальной программы и в соответствии с этим температурным графиком будет разработан график работы термомодуля для компенсации тепловыделений. При выполнении заданной стандартной процедуры или загрузке какой-либо программы одновременно запускается процедура охлаждения термомодулем процессора, компенсирующая все тепловыделения процессора, полученные в результате эмпирического измерения. Специальная программа учитывает нелинейные. тепловые процессы, происходящие в процессоре и определяет с упреждением температуру и все тепловыделения в этом процессоре. В результате этого можно спрогнозировать, насколько будет перегрет процессор.
Одновременно эта специальная программа с учетом нелинейности тепловых процессов в термомодуле и инерционных тепловых процессов в нем определяет, какие воздействия подать на него для того, чтобы в соответствующие моменты времени обеспечить необходимые режимы отвода тепла с целью термостатирования корпуса процессора. В результате работы этой специальной программы формируются наборы цифровых воздействий, подаваемых на ЦАП 1, позволяющие осуществлять терморегулирование процессора 2. ЦАП 1 преобразует поступающий на него цифровой сигнал в непрерывный аналоговый сигнал и передает его на источник тока 7, изменяя напряжение, подаваемое на термомодуль 3, который охлаждает процессор 2. Радиатор 5 и установленный на нем вентилятор 6 отводят тепло от горячих спаев термомодуля. В зависимости от сложности стандартной процедуры или программы, обрабатываемой процессором, он нагревается сильнее или слабее. Соответствующим образом должна изменяться температура на холодных спаях термомодуля. Питание термомодуля осуществляется источником электрического тока 7.
Применение представленного устройства для термостатирования процессора позволяет синхронизировать изменение интенсивности нагрева и охлаждения процессора во время работы компьютера и системы охлаждения процессора, что обеспечивает взаимную компенсацию нагрева и охлаждения процессора и позволяет повысить точность термостатирования процессора
Применение описанного устройства для термостабилизации режима работы компьютера имеет ряд преимуществ:
- высокая надежность, практически неограниченный срок службы;
- простота управления;
- быстрый выход на режим;
- эффективность при малых тепловых нагрузках;
- способность обеспечить требуемый тепловой режим процессора;
- практически безинерционное термостатирование процессора.
Литература
1. Карпинос В.И., Антонов Г.В. Система регулирования температуры методом управления частотой вращения асинхронного электропривода вентилятора. - Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТРТО, 1980, вып.2.
2. www.SubZero 4G.ru