具散热和前馈式主动噪音控制功能的电子系统技术方案

一种具散热和前馈式主动噪音控制功能的电子系统，包含风扇模块、嵌入式控制器、误差麦克风、主动降噪控制器，和扬声器模块。误差麦克风会在电子系统运行时撷取噪音并输出相对应误差信号。主动降噪控制器依据误差信号和嵌入式控制器提供的风扇信息计算出风扇模块在实际运行时所产生噪音中相关实际单叶片基频噪音或实际BPF基频噪音的窄频带噪音，再依此驱动扬声器模块以提供反相噪音信号。通过适应性地调整反向噪音信号以将误差信号的值调至0，以抵消电子系统运行时所产生噪音，进而同时提供散热和降噪功能。供散热和降噪功能。供散热和降噪功能。

【技术实现步骤摘要】
具散热和前馈式主动噪音控制功能的电子系统


[0001]本专利技术提供一种具散热和前馈式主动噪音控制功能的电子系统，尤指一种具散热和前馈式主动窄频噪音控制功能的电子系统。

技术介绍

[0002]在现代化的信息社会，电脑系统已经成为多数人不可或缺的信息工具。为了避免元件因过热而发生功率降低或是毁损，电脑系统一般会使用风扇来提供散热功能，以将装置内部所产生的热量排出或是将装置外部的冷空气吸入。
[0003]风扇的转速和静压决定了风扇的空气流量，风扇运转时的噪音大约和其转速的五次方根成正比，转速越快散热能力越强，但造成的噪音越大。随着中央处理器的功能越来越强，装置内部所产生的废热也因此增加，加上微型化的趋势会降低热流效率，如何兼顾散热和降噪是重要课题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种具散热和前馈式主动噪音控制功能的电子系统，其包含一风扇模块、一嵌入式控制器、一误差麦克风、一主动降噪控制器，以及一扬声器模块。该风扇模块依据一风扇控制信号来运行以提供散热功能。该嵌入式控制器用来提供该风扇控制信号和一同步信号，其中该同步信号包含该风扇模块的结构和运行设定的信息。该误差麦克风用来检测该电子系统运行时所产生的噪音以提供相对应的一误差信号。该主动降噪控制器，用来依据该同步信号和该误差信号求出该风扇模块运行时的一实际单叶片基频和一实际叶片通过频率基频，以及依据该实际单叶片频率点和该实际叶片通过频率基频产生一扬声器控制信号。该扬声器模块用来依据该扬声器控制信号来产生一反相噪音信号，其中该反相噪音信号至少包含一第一噪音消除波形和一第二噪音消除波形，该第一噪音消除波形为相关该实际单叶片基频的反向信号，而该第二噪音消除波形为相关该实际叶片通过频率基频的反向信号。
附图说明
[0005]图1为本专利技术实施例中一种具散热和前馈式主动噪音控制功能的电子系统的功能方框图。
[0006]图2为本专利技术实施例中主动降噪控制器实作方式的示意图。
[0007]图3为本专利技术实施例中电子系统运行时的流程图。
[0008]其中，附图标记说明如下：
[0009]10：处理器
[0010]20：风扇模块
[0011]30：嵌入式控制器
[0012]40：扬声器模块
[0013]50：误差麦克风
[0014]60：主动降噪控制器
[0015]62：频率计算器
[0016]64：信号产生器
[0017]66：数字滤波器
[0018]68：扬声器驱动电路
[0019]70：次级路径补偿转移函数模块
[0020]72：次级路径转移函数模块
[0021]74：噪音加权和转换模块
[0022]76：适应性滤波器
[0023]100：电子系统
[0024]310
‑
350：步骤
[0025]S
FG
：风扇控制信号
[0026]S
MIC
：扬声器控制信号
[0027]S
SYN
：同步信号
[0028]y(n)：反相噪音信号
[0029]y
’
(n)：校正反相噪音信号
[0030]e(n)：误差信号
[0031]e
’
(n)：处理后误差信号
[0032]d(n)：噪音信号
具体实施方式
[0033]图1为本专利技术实施例中一种具散热和前馈式主动噪音控制功能的电子系统100的功能方框图。电子系统100包含一处理器10、一风扇模块20、一嵌入式控制器(embedded controller,EC)30、一扬声器模块40、一误差麦克风50，以及一主动降噪(active noise cancellation,ANC)控制器60。
[0034]处理器10可为一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)或一图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)，其为电子系统100中关键的运算引擎，负责执行作业系统所需的指令与程序，也是电子系统100中废热的主要来源。
[0035]风扇模块20视其类型可具备不同结构，主要都是利用马达带动扇叶转动，以将较冷的空气带到机箱内部，并将内部较热的空气排出，进而达到散热效果。在本专利技术中，风扇模块20会依据嵌入式控制器30提供的一风扇控制信号S
FG
来运行，风扇控制信号S
FG
的值越大，风扇模块20中的马达转速越快，散热效果越强，但也会产生较大噪音。在电子系统100的运行期间，风扇模块20通常会是主要的噪音来源。在一实施例中，风扇控制信号S
FG
可为一脉波频宽调变(Pulse Width Modulation,PWM)的方波信号，通过改变其工作周期(duty cycle)来调整风扇模块20中的马达转速。在一实施例中，风扇模块20可包含一个或多个轴流式风扇或离心式风扇。然而，风扇模块20所包含的风扇数目、风扇类型和风扇驱动方式并不限定本专利技术的范畴。
[0036]嵌入式控制器30会储存相关电子系统100各项运行的EC代码和开机时重要信号的
时序。在关机状态下，嵌入式控制器30会一直保持运行以等待用户的开机信息；在开机状态下，嵌入式控制器30会控制系统的待机/休眠状态、键盘控制器、充电指示灯，和风扇模块20中的马达转速。嵌入式控制器30通常包含一温度感测器(未显示于图1)来监控处理器10的操作温度，并依此输出风扇控制信号S
FG
。当处理器10的操作温度越高，风扇控制信号S
FG
的工作周期越大，而风扇模块20中的马达转速越快；当处理器10的操作温度越低，风扇控制信号S
FG
的工作周期越小，而风扇模块20中的马达转速越慢。
[0037]扬声器模块40是一种可将电子信号转换成声音信号的电子元件，通常包含振膜(diaphragm)和由电磁铁和音圈所组成的驱动电路。扬声器模块40可依据ANC控制器60提供的一扬声器控制信号S
MIC
来运行，当扬声器控制信号S
MIC
的电流通过音圈时，音圈即随着电流的频率振动，而和音圈相连的振膜当然也就跟着振动，进而推动周围的空气振动以产生声音。在本专利技术实施例中，扬声器模块40的振膜会设置在风扇模块20的出风结构内，可依据扬声器控制信号S
MIC
来产生一反相噪音信号y(n)。
[0038]误差麦克风50用来在电子系统100运行时撷取噪音，并输出相对应的误差信号e(n)至ANC控制器60，其中d(n)代表在电子系统100运行期间欲消除的噪音信号。由于风扇模块20为主要噪音源，误差麦克风50可设置在接近风扇模块20的出风口之处。误差麦克风50可通过一主要路径和一次级路径来检测噪音：主要路径相关于风扇模块20和误差麦克风50之间的信号传递路径，通过主要路径会撷取到噪音信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具散热和前馈式主动噪音控制功能的电子系统，其包含：一风扇模块，用来依据一风扇控制信号来运行以提供散热功能；一嵌入式控制器，用来提供该风扇控制信号和一同步信号，其中该同步信号包含该风扇模块的结构和运行设定的信息；一误差麦克风，用来检测该电子系统运行时所产生的噪音以提供相对应的一误差信号；一主动降噪控制器，用来：依据该同步信号和该误差信号求出该风扇模块运行时的一实际单叶片基频和一实际叶片通过频率基频；以及依据该实际单叶片频率点和该实际叶片通过频率基频产生一扬声器控制信号；以及一扬声器模块，用来依据该扬声器控制信号来产生一反相噪音信号，其中该反相噪音信号至少包含一第一噪音消除波形和一第二噪音消除波形，该第一噪音消除波形为相关该实际单叶片基频的反向信号，而该第二噪音消除波形为相关该实际叶片通过频率基频的反向信号。2.如权利要求1所述的电子系统，其中该主动降噪控制器包含：一频率计算器，用来依据该同步信号求出该风扇模块的一预估单叶片基频、一预估单叶片倍频和一预估叶片通过频率基频；一信号产生器，用来依据该预估单叶片基频、该预估单叶片倍频和该预估叶片通过频率基频来产生一参考信号；以及一数字滤波器，用来对该参考信号执行运算以决定该扬声器控制信号的一基准功率值。3.如权利要求2所述的电子系统，其中该主动降噪控制器另包含：一适应性滤波器，用来依据该参考信号和该误差信号来调整该数字滤波器在执行运算时所使用的参数，进而适应性地调整该扬声器控制信号的功率值。4.如权利要求3所述的电子系统，其中：该适应性滤波器系使用一最小均方演算法来处理该参考信号和该误差信...

【专利技术属性】
技术研发人员：张嘉仁，徐瑞庆，
申请(专利权)人：宏碁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：