CN101910970B - 具有电动气流的过热保护器件 - Google Patents

具有电动气流的过热保护器件 Download PDF

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Abstract

在一些实施方式中，像散热器这样的过热保护器件对电子器件进行冷却。电动气流产生器件使用带正电荷的源，并且还将过热保护器件的至少一部分用作带负电荷的或接地的探头，以提供电动驱动气流。还描述并主张了其它实施方式。

Description

具有电动气流的过热保护器件
技术领域
本发明一般涉及具有电动气流的过热保护器件(thermal device)。
背景技术
来自中央处理单元(CPU)和GMCH(图形与存储器控制单元)等电子器件的部件功率和功率密度不断增大，使得对热管理解决方案中的气流的需求也不断增长。这导致计算机平台中的声学噪声水平很高。需要一种更有效的冷却，其具有低声学噪声水平特征，从而针对特别是机顶盒和高分辨率(HD)电视机等消费类电子产品扩充散热性能范围。
发明内容
本申请的一个方面提供了一种装置，包括：过热保护器件，用于对电子器件进行冷却；电动气流产生器件，所述电动气流产生器件使用带正电荷的源，并且还将过热保护器件的至少一部分用作带负电荷的或接地的探头，以提供电动驱动气流；以及用于向过热保护器件提供电动驱动气流的管，其中通过调节所述管的尺寸和长度、带正电荷的源与散热器之间的距离以及放电的量来优化电动驱动气流的量。
本申请的另一个方面提供了一种方法，包括：用过热保护器件对电子器件进行冷却；使用带正电荷的源，并且将过热保护器件的至少一部分用作带负电荷的或接地的探头，以提供电动驱动气流；以及使用管来向过热保护器件提供电动驱动气流，其中通过调节所述管的尺寸和长度、带正电荷的源与散热器之间的距离以及放电的量来优化电动驱动气流的量。
附图说明
根据下面的详细描述以及本发明的一些实施方式的附图，可以更全面地理解本发明，然而，这些描述和附图不应该被理解为将本发明限定到所描述的具体的实施方式，而仅仅是用作解释以便于理解。
图1示出了根据本发明的一些实施方式的系统。
图2示出了根据本发明的一些实施方式的系统。
图3示出了根据本发明的一些实施方式的系统。
图4示出了根据本发明的一些实施方式的系统。
图5示出了根据本发明的一些实施方式的系统。
图6示出了根据本发明的一些实施方式的系统。
图7示出了根据本发明的一些实施方式的系统。
图8示出了根据本发明的一些实施方式的系统。
图9示出了根据本发明的一些实施方式的系统。
图10示出了根据本发明的一些实施方式的系统。
图11示出了根据本发明的一些实施方式的系统。
具体实施方式
本发明的一些实施方式涉及具有电动气流的过热保护器件。
在一些实施方式中，像散热器这样的过热保护器件对电子器件进行冷却。电动气流产生器件使用带正电荷的源，并且还将过热保护器件的至少一部分用作带负电荷的或接地的探头，以提供电动驱动气流。
图1示出了根据一些实施方式的系统100。在一些实施方式中，系统100包括带正电荷的源102、带负电荷的板104以及静电场106。在静电场106中，空气分子108被离子化。带正电荷的源102将空气分子转换成空气离子，带负电荷的板将空气离子转换成空气分子。在一些实施方式中，系统100是一种强迫空气无噪声电动系统(FANLES)。像系统100这样的FANLES系统是用全固态实现的，没有移动的部件，因此非常安静且非常可靠。在使用FANLES时，通过空气离子化并从静电场106向离子化的空气分子引入动能，就可以实现无风扇的空气运动。图1所示的现象被称为电动效应。
使用电动效应的技术先前已经在商用器件中应用过，以对空气进行离子化和净化。它也已经被用于对电子器件和系统进行冷却。然而，在一些实施方式中，散热器是与电动驱动气流产生器件相结合的。根据散热器与电动驱动气流相结合的一些实施方式，电子器件性能(比如CPU性能)可以得到显著地改善，同时显著地降低了系统环境温度。
在本领域先前的技术中，空气产生过程曾是通过提供与冷却器件(比如散热器)相独立的一组正的和负的(和/或接地的)探头而实现的，与这些先前的技术相反，在一些实施方式中，金属散热器自身可以被用作负的/接地的板。
图2示出了根据一些实施方式的系统200。在图2中，左边示出了系统200的前视图，右边示出了系统200的横截面图。在一些实施方式中，系统200包括单点式正探头202，该探头位于直接接地的圆管204(比如接地的铝管)的一端附近。在系统200中，通过管204可以产生大量气流。
在一些实施方式中，过热保护器件(比如散热器)被用作负的和/或接地的探头，而正探头则可以由金属导线和/或点式探头制成。许多不同的实施方式使用了这些类型的探头，或者使用点式和导线式探头的组合，和/或使用了许多不同类型的过热保护器件(比如散热器)几何结构。一些实施方式涉及侧面入侧面出(SISO)气流配置，而另一些实施方式则涉及顶部入侧面出(TISO)气流配置。本文示出并描述了这些实施方式中的一些。
图3示出了根据一些实施方式的系统300。系统300包括处于侧面入侧面出(SISO)气流配置中的多点式正探头302以及接地的散热器304(比如铝散热器304)。
图4示出了根据一些实施方式的系统400。系统400包括处于侧面入侧面出(SISO)气流配置中的多导线式正探头402以及接地的散热器404(比如铝散热器304)。
图5示出了根据一些实施方式的系统500。系统500包括处于侧面入侧面出(SISO)气流配置中的多点式正探头502以及接地的隧道式散热器504(比如铝散热器504)。
图6示出了根据一些实施方式的系统600。系统600包括处于侧面入侧面出(SISO)气流配置中的多点式正探头602以及接地的散热器604(比如铝散热器604)，在前视图中还示出了其它的散热器几何结构。
图7示出了根据一些实施方式的系统700。系统700包括处于顶部入侧面出(TISO)气流配置中的多点式正探头702以及接地的辐射式散热器704(比如铝散热器704)。
图8示出了根据一些实施方式的系统800。系统800包括处于顶部入侧面出(TISO)气流配置中的多导线式正探头802以及接地的平面式散热器804(比如铝散热器804)。
图9示出了根据一些实施方式的系统900。系统900包括处于顶部入侧面出(TISO)气流配置中的多点式正探头902以及接地的钉状翅片式散热器904(比如铝散热器904)。
注意到，本文示出并描述了探头和散热器以及气流配置的若干种不同的示例，以便于解释本发明的诸多实施方式。然而，也有许多将FANLES技术嵌入过热保护器件(比如散热器)中且同时将过热保护器件用作负的/接地的板的其它实施方式。根据给定场景中的特定要求和应用，存在各种修改。这些变化可以包括对正探头作修改，以获得更高的性能和更佳的形状因子效率。
图10示出了根据一些实施方式的系统1000。在一些实施方式中，系统1000示出了多环多点式正的源1002(图10的左边)以及具有单个放电点的正的点式探头1012(图10的右上方)和具有多个放电点的正的点式探头1022(图10的右下方)。
在一些实施方式中，不同直径和不同长度的中空铝管可以与裸露-铝散热器和/或经阳极化的散热器一起使用。经验证明，大量气流得以产生，并且通过调节管的尺寸和长度、正放电与散热器之间的距离以及放电的量就可以优化气流的量。
图11示出了根据一些实施方式的系统1100。在一些实施方式中，系统1100包括正的源1102以及铝管1104。气流速度1112(出口处的速度分布)、1114(管1104内的中心速度)以及1116(最大速度)均可以被测量。在一些实施方式中，中心速度1114被测得在大约260lfm(直线英尺/分钟)处，并且最大速度1116被测得在460-480lfm处。一些实施方式中，速度大小对管1104的直径几乎不敏感，从而表明气流主要被驱动到接地的管1104的露出的表面。与外部强迫的空气驱使气流(即风扇驱动的气流)穿过管相反，在一些实施方式中，气流速度在更靠近管1104的内表面处最大，而非沿着管1104的中心线最大。这对一些实施方式而言是一大优势，因为与同等流体-动态性能的外部驱动气流系统相比，在一些实施方式中在表面处提供了大得多的速度梯度且对流除热能力更佳。即，与传递相同体积的气流(比如相同的cfm-立方英尺/分钟)的风扇系统相比，根据一些实施方式，将嵌入式散热器用作其负的和/或接地的探头的FANLES系统，将会通过过热保护器件(比如散热器管)表面处更陡的速度梯度提供更佳的热性能。此外，与常规的穿过散热器的强迫-气流相反，根据一些实施方式，更长的散热器将产生更大的气流速度(只要离子化的空气在从散热器排出之前没有完全耗尽)。在一些实施方式中，具有更大流通横截面面积的嵌入式散热器(即具有更大直径的铝管)产生以cfm测量的量值更大的总体积流速。
在一些实施方式中，通过以正发送器为中心的一组翅片/翅片-通道从散热器排出的流速是较高的，而相邻的通道则具有较小的(但仍然相当大)气流速度。因此，在一些实施方式中，没有必要对每个翅片-通道都设置一个点式发送器。在一些实施方式中，对散热器阳极化对气流速度没有任何影响(比如中心翅片-通道速度)。在一些实施方式中，散热器通过安装孔接地，所以芯金属具有到地面的路径。
在一些实施方式中，应用了电动空气推动，以对将过热保护器件(比如散热器)用作接地探头的电子器件进行冷却。先前关于电子器件冷却的电动空气推动的研究工作都集中于使用分离且独立的电动模块传递用于冷却的气流。相反，在一些实施方式中，分离的接地板/负的板被金属散热器替代，以提供更小的紧凑的形状因子和更低的成本。在一些实施方式中，像CPU这样的任何集成电路和/或芯片组的散热器都可以使用。这在用于许多期望有低声学特征和高可靠性的应用中时特别吸引人，比如用在像机顶盒和数字TV这样的典型消费类电子产品中。
尽管本文已将一些实施方式描述成用散热器来实现，但是根据一些实施方式，这些特定的实现方式可能不是必需的，可以使用除散热器以外的其它过热保护器件。
尽管已结合特定的实现方式描述了一些实施方式，但是根据一些实施方式，其它实现方式也是可能的。另外，附图中所示出的和/或本文所描述的电路元件或其它特征的排列方式和/或顺序不需要按照所示出和所描述的特定方式进行排列。根据一些实施方式，许多其它的排列方式也是可能的。
在附图所示的每个系统中，一些情况下的元件可能具有相同的标号或不同的标号，以表明所代表的元件可能是不同的和/或相似的。然而，元件可以足够得灵活以具有不同的实现方式并且与本文所示或所描述的一些系统或全部系统一起工作。附图所示的各种元件可能是相同的或不同的。哪一个元件被称为第一元件，哪一个元件被称为第二元件，都是随意的。
在说明书和权利要求书中，术语“耦合”和“连接”及其衍生词都是可以使用的。应该理解，这些术语并不旨在是彼此的同义词。相反，在特定实施方式中，“连接”可能被用于指两个或更多个元件彼此直接物理接触或电接触。“耦合”可能意味着两个或更多个元件直接物理接触或电接触。然而，“耦合”也可能意味着两个或更多个元件彼此并不直接接触，但仍然彼此协作或交互作用。
在本文中，算法通常被视为自相一致的导出期望结果的动作或操作序列。这些包括物理量的物理操纵。通常，尽管不是必然地，这些量采用电信号或磁信号的形式，能够被存储、转移、组合、比较并且能以其它方式对其进行操纵。主要出于通用的原因，已证明有时候将这些信号称为比特、值、元素、码元、字符、项、数字等是很方便的。然而，应该理解，所有这些术语和相似的术语都和恰当的物理量相关联，且仅仅是应用于这些量的方便的标识。
一些实施方式可能按照硬件、固件和软件之一或其组合的形式来实现。一些实施方式也可以被实现成在机器可读介质上存储的指令，计算平台可以读取并执行这些指令从而执行本文所描述的各种操作。机器可读介质可以包括以机器(比如计算机)可以读取的形式来存储或发送信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括：只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光学存储介质；闪存器件；电、光、声或其它形式的传播信号(比如载波、红外信号、数字信号、用于发送和/或接收信号等的接口)；以及其它介质。
一个实施方式就是本发明的一个实现方式或示例。说明书中提及“实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”或“其它实施方式”意味着，结合这些实施方式所描述的特定的特点、结构或特征被包括在本发明的至少一些实施方式中，但并不必然地被包括在所有的实施方式中。本文中各处出现的“实施方式”、“一个实施方式”或“一些实施方式”并不必然地全都是指相同的实施方式。
并非本文所描述和示出的所有部件、特点、结构、特征等都需要被包括在特定的实施方式中。例如，如果说明书陈述“可以”、“可能”或“可”包括一部件、特点、结构或特征，则并不要求一定包括该特定的部件、特点、结构或特征。如果说明书或权利要求书提到“一”或“一个”元件，则这并不意味着该元件仅有一个。如果说明书或权利要求书提到“另外的”元件，则这并不排除有不止一个另外的元件。
尽管本文已使用流程图和/或状态图描述了多个实施方式，但是本发明并不限于这些图或相应的描述。例如，流程没必要移过每个所示出的框或状态，或者流程没必要按照与本文所示出和描述的完全一样的顺序来移动。
本发明并不限于本文所罗列的特定细节。事实上，从本文获益的本领域技术人员将会理解，在本发明的范围之内可以对上面的描述和附图作出许多其它的改变。相应地，正是权利要求书及其任何修改限定了本发明的范围。

Claims (21)

1.一种用于使用具有电动气流的过热保护器件进行冷却的装置，包括：
过热保护器件，用于对电子器件进行冷却；
电动气流产生器件，所述电动气流产生器件使用带正电荷的源，并且还将过热保护器件的至少一部分用作带负电荷的或接地的探头，以提供电动驱动气流；以及
用于向过热保护器件提供电动驱动气流的管，其中通过调节所述管的尺寸和长度、带正电荷的源与散热器之间的距离以及放电的量来优化电动驱动气流的量。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述过热保护器件是散热器。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述带正电荷的源是单点式探头。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述带正电荷的源是多点式探头。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述带正电荷的源是导线式探头。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述电动驱动气流按照“侧面入侧面出”方式相对于所述过热保护器件而流动。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述过热保护器件是接地的辐射式散热器、接地的平面式散热器、接地的钉状翅片式散热器中的一个，用于按照“顶部入侧面出”方式来驱动所述电动驱动气流以相对于所述过热保护器件而流动。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述电动气流产生器件是不带机械移动部件的强迫空气无噪声电动系统。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述电动气流产生器件使用静电场来提供电动驱动气流，所述带正电荷的源以及所述过热保护器件的至少一部分位于所述静电场中。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述电动驱动气流在所述过热保护器件之上移动。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述电动驱动气流穿过所述过热保护器件而移动。
12.一种用于使用具有电动气流的过热保护器件进行冷却的方法，包括：
用过热保护器件对电子器件进行冷却；
使用带正电荷的源，并且将过热保护器件的至少一部分用作带负电荷的或接地的探头，以提供电动驱动气流；以及
使用管来向过热保护器件提供电动驱动气流，其中通过调节所述管的尺寸和长度、带正电荷的源与散热器之间的距离以及放电的量来优化电动驱动气流的量。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，
所述过热保护器件是散热器。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，
所述带正电荷的源是单点式探头。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，
所述带正电荷的源是多点式探头。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，
所述带正电荷的源是导线式探头。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，
所述电动驱动气流按照“侧面入侧面出”方式相对于所述过热保护器件而流动。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括：
通过使用一种结构的过热保护器件按照“顶部入侧面出”方式来驱动所述电动驱动气流以相对于所述过热保护器件而流动，所述过热保护器件是接地的辐射式散热器、接地的平面式散热器、接地的钉状翅片式散热器中的一个。
19.如权利要求12所述的方法，还包括：
使用静电场来提供电动驱动气流，所述带正电荷的源以及所述过热保护器件的至少一部分位于所述静电场中。
20.如权利要求12所述的方法，还包括：
使所述电动驱动气流在所述过热保护器件之上移动。
21.如权利要求12所述的方法，还包括：
使所述电动驱动气流穿过所述过热保护器件而移动。
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