CN102170766B - 电子装置及其供电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子装置及其供电控制方法，其中电子装置包含发热元件、散热模块、热电模块、电源供应单元以及控制单元。散热模块包含风扇。热电模块耦接发热元件与散热模块，热电模块用以产生第一电压。电源供应单元用以提供第二电压。控制单元分别电性连接热电模块、电源供应单元以及风扇，控制单元比较第一电压与基准电压，以获得比较结果。控制单元根据比较结果来切换以第一电压或第二电压驱动风扇。

Description

电子装置及其供电控制方法

技术领域

本发明有关一种电子装置及其供电控制方法，并且特别是有关一种用以解决电子装置的散热问题的供电控制电路及其供电控制方法。

背景技术

目前消费性电子产品如数码相机、手机、笔记本电脑等，其具有的功能愈趋复杂繁多，各种电子元件(例如微处理器、绘图芯片或音效芯片等)的数量与密集度也不断提升。由于目前的电子装置大多要求轻薄短小，内部的空间甚为狭窄，然而前述电子元件施加电压运行时会相对应产生热能，容易发生热能累积使局部温度提高。

为使电子元件在正常的操作温度下稳定运作、并延长产品的正常使用寿命，各种电子装置中大多设置有相对应的散热模块，例如排热风扇及散热鳍片。然而，目前可携式的电子装置大多十分讲究电池的续航力，为了节约可携式装置的电力消耗，便限制了排热风扇的使用，使得热管理的问题愈加严苛。

为了能有效回收利用上述发热元件产生的热能，目前业界开发出一种热电模块(thermoelectric module，TEM)，用以将发热元件逸散的热能转换为便于利用与储存的电能，将能量加以回收利用。现阶段，已知的热电模块(TEM)中大多包含一层特殊的热电半导体材料，用以进行热能、电能之间的转换。

目前，一种热电半导体材料其本身为许多交替排列的p型热电半导体柱和n型热电半导体柱，该等p型与n型热电半导体柱依序串联连接且配置在两个热传导但电绝缘的基板之间。当两基板之间温度不同时，热电半导体材料便可产生电能，且其电压与电流等电力参数的大小与两基板之间的温度差大小有关。

热电模块的应用受限于早期的热电半导体材料，其热电转换效率不佳，当热电模块两侧的基板温度差异不明显时，其产生的电力缺乏实际的利用价值。此外，目件热电模块的电力产生凭借的是两侧基板间的温度差，因此，当两侧基板的温度同时飙高而未产生温度差时，热电模块便无法顺利地将热能转换成电能，使得热电模块的供电效果不稳定，进而局限其实际应用功效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子装置及其供电控制方法，以改善现有技术的缺失。

本发明的一目的在于提供一种电子装置。

本发明的电子装置包含发热元件、散热模块、热电模块、电源供应单元以及控制单元。散热模块包含风扇。热电模块耦接发热元件与散热模块，热电模块用以产生第一电压。电源供应单元用以提供第二电压。控制单元分别电性连接热电模块、电源供应单元以及风扇，控制单元比较第一电压与基准电压，以获得比较结果。控制单元根据比较结果来自动切换以第一电压或第二电压驱动风扇。

本发明的另一目的在于提供一种供电控制方法，其适用于供电给电子装置的风扇，电子装置另包含发热元件、热电模块以及电源供应单元，热电模块耦接发热元件，电源供应单元用以提供第二电压。

本发明的供电控制方法包含：利用热电模块产生第一电压；比较第一电压与基准电压，以获得比较结果；以及根据比较结果，切换以第一电压或电源供应单元所提供的第二电压驱动风扇。

本发明所提出的电子装置及其供电控制方法，适用于供电给电子装置中的散热模块，电子装置中至少包含两种电力来源，即热电模块与电源供应单元。热电模块可根据温度差产生不同大小的电压信号，电源供应单元则可提供固定的电压信号。电子装置可依据热电模块所感测到的温差来自动切换风扇的电源是由热电模块或电源供应单元来供应。

关于本发明的优点与精神可以利用以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1所示为根据本发明的一具体实施例中电子装置的功能方块图。

图2所示为图1中发热元件、热电模块及散热模块的外观视图。

图3所示为图2中发热元件、热电模块及散热模块的分解视图。

图4所示为图1中控制单元其内部电路示意图。

图5所示为电子装置其采用的一种供电控制方法的方法流程图。

图6所示为根据本发明的另一具体实施例中电子装置的功能方块图。

图7所示为图6中电子装置中部分主要构件的外观示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1所示为根据本发明的一具体实施例中电子装置1的功能方块图。如图1所示，电子装置1包含发热元件10、热电模块12、电源供应单元14、散热模块16以及控制单元18。请一并参阅图2以及图3，图2所示为图1中发热元件10、热电模块12及散热模块16的外观视图。图3所示为图1中发热元件10、热电模块12及散热模块16的分解视图。

实际应用中，电子装置1中可能包含各式各样的发热元件10(例如微处理器、绘图芯片、无线传输模块或音效芯片等)。为了排除发热元件10产生的废热，电子装置1针对热能较集中的发热元件10设置有散热模块16。于此实施例中，散热模块16包含风扇160。于实际应用中，散热模块16还包含散热鳍片162，此外，电子装置1还包含导热板170以及热管172等各种热传导构件(如图2、图3所示)，但本发明并不以为限，散热模块16及电子装置1内部各种热传导构件配置视实际散热需求而定，其为已知技艺的人所熟知，在此不另赘述。

需特别说明的是，本发明的电子装置1在发热元件10与散热模块16之间设置有热电模块12。热电模块12的第一侧耦接发热元件10，而热电模块12的第二侧通过导热板170耦接至热管172。

热管172的一端耦接热电模块12的第二侧，而热管172的另一端耦接散热模块16的散热鳍片162。因此，热电模块12可通过导热板170与热管172，进而耦接至散热模块16(于此例中为散热鳍片162及风扇160，如图2及图3所示)。

于此实施例中，热电模块12包含热电半导体材料120、位于第一侧紧邻发热元件10的第一基板122以及位于第二侧紧邻导热板170的第二基板124(如图三所示)。热电半导体材料120设置于第一基板122与第二基板124之间。当第一基板122与第二基板124之间存在足够的温度差时，热电半导体材料120便可由此产生第一电压。于此实施例中，热电模块12所产生的第一电压可用来驱动散热模块16(例如用来供电给散热模块16中的风扇160)进行散热。如此一来，便可回收利用发热元件10产生的热能，用以发电进行散热。

然而，热电模块12所产生的第一电压主要与第一基板122与第二基板124之间的温度差有关，若温度差异不大时，热电模块12产生的电力可能无法稳定驱动风扇160，如此一来便可能造成热能累积。

举例来说，当已知的电子装置刚启动时，例如电脑系统刚开机时，刚开机时，热电模块两侧的温度差尚未形成，此时热电模块可能无法产生足够的第一电压以驱动散热模块，便可能造成发热元件产生的热能无法顺利排出。若没有其它适当的控制机制，热能便可能累积在发热元件及热电模块附近，使得热电模块中第一基板与第二基板的温度同时快速窜高，可能导致电子装置的故障且无法利用温度差进行发电。

于是，本实施例中的电子装置1利用控制单元18根据热电模块12所产生的第一电压进行判断，当第一电压不足以推动散热模块16的风扇160时，控制单元18便进行切换改由电源供应单元14提供第二电压，用以驱动风扇160。此处，本实施例中控制单元18所采用的控制方法及其内部详细电路结构，详述如下。

控制单元18分别与热电模块12、电源供应单元14以及风扇160电性连接。热电模块12根据其第一侧与第二侧间的温度差产生不同的第一电压，而电源供应单元14则用以提供固定的第二电压。

请一并参阅图4以及图5，图4所示为图1中控制单元18其内部电路示意图。图5所示为电子装置1其采用的一种供电控制方法的方法流程图。

如图4所示，控制单元18可包含比较器180及选择电路182。此外，于此实施例中，控制单元18还包含一分压电路184，分压电路184与电源供应单元14电性连接，分压电路184可用以对电源供应单元14产生的第二电压进行分压，以产生特定准位的基准电压Vref(如图4所示)，然而产生基准电压Vref的方式并不限于采用分压电路，举例来说，亦可由电源供应单元14直接提供基准电压Vref，其为已知技艺的人所熟知，本发明并不限于此种基准电压Vref的产生方式。

如图4所示，比较器180的两输入端分别电性连接至热电模块(第一电压)及分压电路(基准电压Vref)，比较器180的输出端则电性连接至选择电路182的控制端。选择电路182的两输入端分别电性连接至热电模块12(第一电压)及电源供应单元14(第二电压)，选择电路182的输出端则电性连接至风扇160。

如图5所示，首先电子装置1先执行步骤S100，利用热电模块12产生第一电压，第一电压的电压准位与热电模块12两侧的温度差的大小有关，即第一电压的大小与热电模块12两侧的温度差成一比例关系。

接着，电子装置1可执行步骤S102，控制单元18中的比较器180便可用以比较第一电压与基准电压Vref，并产生比较结果信号。于此实施例中，此一基准电压Vref的设定可对应风扇160所需的基本操作电压。

举例来说，当第一电压大于基准电压Vref时，此时，比较器180输出的比较结果信号可为高准位(H)，电子装置1便可执行步骤S104，控制单元18中的选择电路182根据高准位的比较结果信号，自动切换为利用热电模块12产生的第一电压驱动风扇160。

另一方面，当第一电压小于基准电压时，此时，比较器180输出的比较结果信号可为低准位(L)，电子装置1便可执行步骤S106，控制单元18中的选择电路182根据低准位的比较结果信号，自动切换为利用电源供应单元14提供的第二电压驱动风扇160。

利用上述的控制单元18及其供电控制方法，当热电模块12产生第一电压其电压准位不足时，电子装置1可自动切换改由电源供应单元14径行驱动风扇160进行散热。

举例来说，当电子装置1刚启动时，热电模块12两侧的温度差尚未形成，便自动切换由电源供应单元14驱动风扇160。如此一来，热电模块12的第一侧的第一基板122温度会因发热元件10而逐渐提高；而另一方面，热电模块12第二侧的第二基板124温度则可利用散热模块16的散热机制将其控制在相对较低的温度。这样一来，热电模块12两侧的温度差便可逐渐形成，使热电模块12中的热电半导体材料120能顺利地利用该温度差产生足够电压准位的第一电压。直到第一电压大于基准电压，便自动切换由热电模块12驱动风扇160。

此外，上述实施例的电子装置1及供电控制方法中，热电模块12产生的第一电压或电源供应单元14产生的第二电压，主要用来驱动散热模块16中的风扇160。然而，本发明的电子装置及供电控制方法并不仅限定于推动散热模块中的风扇。请参阅图6以及图7，图6所示为根据本发明的另一具体实施例中电子装置3的功能方块图，图7所示为图6中电子装置3中部分主要构件的外观示意图。

如图6及图7所示，于此实施例中电子装置3及其采用的供电控制方法最大不同之处在于，电子装置3中包含独立于散热模块36之外的风扇39。举例来说，实际应用中，风扇39可为独立于散热模块36之外的系统风扇。于此实施例中，控制单元38可自动切换以热电模块32产生的第一电压或电源供应单元34产生的第二电压驱动此实施例中的系统风扇(即风扇39)。于此实施例的电子装置3及供电控制方法中，其比对切换的机制、元件之间的设置关系以及各元件的详细功能与先前的实施例大致相同，可参阅先前实施例中的详细说明。

综上所述，本发明所提出的电子装置中至少包含两种电力来源，即热电模块与电源供应单元。热电模块可根据温度差产生不同大小的电压信号，电源供应单元则可提供固定的电压信号。电子装置可自动切换由热电模块或电源供应单元驱动散热模块。由此，以最低额外电能消耗的方式解决电子装置的散热问题。

利用以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种电子装置，其特征是，包含：

发热元件；

散热模块，包含风扇；

热电模块，耦接上述发热元件与上述散热模块，上述热电模块用以产生第一电压；

电源供应单元，用以提供第二电压；以及

控制单元，分别电性连接上述热电模块、上述电源供应单元以及上述风扇，上述控制单元比较上述第一电压与基准电压，以获得比较结果，

其中当上述第一电压大于上述基准电压时，上述控制单元以上述第一电压驱动上述风扇，

当上述第一电压小于上述基准电压时，上述控制单元以上述第二电压驱动上述风扇。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征是，上述热电模块具有第一侧与第二侧，上述电子装置还包括热管，上述热电模块的上述第一侧耦接上述发热元件，上述热电模块的上述第二侧通过上述热管耦接上述散热模块。

3.根据权利要求2所述的电子装置，其特征是，上述散热模块还包括散热鳍片，上述热管的一端耦接上述热电模块的上述第二侧，上述热管的另一端耦接上述散热鳍片。

4.根据权利要求1所述的电子装置，其特征是，上述热电模块具有第一侧与第二侧，上述第一侧与上述第二侧间存在温度差，上述第一电压的大小与上述温度差成比例关系。

5.根据权利要求1所述的电子装置，其特征是，上述控制单元包含比较器以及选择电路，上述比较器用以比较上述第一电压与上述基准电压并产生比较结果信号，上述选择电路根据上述比较结果信号将上述第一电压或上述第二电压输出至上述风扇。

6.根据权利要求1所述的电子装置，其特征是，上述控制单元包含分压电路，上述分压电路用以产生上述基准电压。

7.一种供电控制方法，适用于供电给电子装置的风扇，上述电子装置包含发热元件、热电模块以及电源供应单元，上述热电模块耦接上述发热元件，上述电源供应单元用以提供第二电压，其特征是，上述供电控制方法包含：

利用上述热电模块产生第一电压；

比较上述第一电压与基准电压，以获得比较结果；

当上述第一电压大于上述基准电压时，利用上述第一电压驱动上述风扇；以及

当上述第一电压小于上述基准电压时，利用上述第二电压驱动上述风扇。

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