CN102830778B - 笔记本电脑智能散热装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种笔记本电脑智能散热装置与方法，包括温度感应装置（1）、风扇驱动控制装置（2）、风扇（3）以及双热管散热模组（4），风扇驱动控制装置（2）接收来自温度感应装置（1）传感的CPU热源温度信号，并控制风扇（3）运转或停转，风扇（3）包括第一风扇（31）和第二风扇（32）。实施本发明的有益效果是，可以满足更强性能、更长续航以及极度纤薄化笔记本电脑的散热需求。
Description
技术领域
本发明涉及电脑散热领域，更具体地说，涉及一种笔记本电脑智能散热装置与方法。
背景技术
英特尔公司最新推出了超极本，超极本有着极强性能、极度纤薄、极其快捷、极长续航以及极炫视觉五大特点。任何事情都是相对的，极长续航就意味着要尽可能的降低系统功耗，使其有更持久的待机时间；而极强性能就意味着有较高的系统功耗，让笔记本电脑有强劲的性能。这样，在续航和性能两种不同模式下就有着不一样的散热需求：极长续航时系统功耗较低，客户更在意的是感官感受，此时需要保证极低的噪音；极强性能时系统功耗较高，客户更在意的是良好的散热。而随着超极本从Huronriver平台升级到Chiefriver平台，英特尔推出了最新的CTDP技术：在极低功耗的Down模式下，CPU功耗可降低至8W；在极强性能的Up模式，CPU功耗可升高至33W。同一台笔记本电脑CPU功耗从8W变更至33W，这对续航和性能之间的平衡提出了很高的要求。超极本又有着极度纤薄的特点，这就限制了风扇的厚度，从而也限制了风扇的性能，如何平衡这两种模式就变成了散热的一大难点。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述难以满足极强性能、极长续航以及极度纤薄化笔记本电脑散热的缺陷，提供了一种笔记本智能散热装置与方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种笔记本电脑智能散热装置，包括温度感应装置、风扇驱动控制装置、风扇以及双热管散热模组；所述双热管散热模组与CPU接触，用于传导所述CPU的热量；所述温度感应装置传感所述CPU的温度；所述风扇包括由所述风扇驱动控制装置根据所述温度感应装置传感的温度信号分别进行控制的第一风扇和第二风扇。
在本发明所述的笔记本电脑智能散热装置中，所述双热管散热模组与所述CPU中的CPUDie接触。
在本发明所述的笔记本电脑智能散热装置中，所述双热管散热模组包括第一热管、第二热管、铜块、鳍片以及散热膏；所述第一热管和第二热管由管壳、吸液芯以及端盖组成，内部填充工作液体，一端为蒸发端，另一端为冷凝端；所述双热管散热模组利用弹片锁固，使得所述铜块与所述CPUDie接触，两者之间的间隙采用所述散热膏填满；所述铜块将CPU产生的热量传导至所述第一、第二热管的蒸发端，所述第一、第二热管的冷凝端将所述热量传导至与所述第一、第二热管的冷凝端分别连接的鳍片上；所述鳍片位于第一出风口和第二出风口处。
在本发明所述的笔记本电脑智能散热装置中，所述风扇驱动控制装置设置在主板上。
在本发明所述的笔记本电脑智能散热装置中，所述第一风扇和所述第二风扇分置于所述双热管散热模组的两侧，且处于对着所述双热管散热模组进行对流散热的位置。
本发明的另一技术问题这样解决，构造一种使用上述散热装置的笔记本电脑智能散热方法，包括以下步骤：
S1：CPU热量通过所述双热管散热模组中的铜块传导至所述第一、第二热管中，再传递到所述双热管散热模组中的鳍片上；
S2：所述温度感应装置检测CPU的温度，并将产生的相应温度信号提供给所述风扇驱动控制装置；
S3：所述风扇驱动控制装置这样控制所述风扇运转：检测到CPU的温度处于低温区域时，控制所述第一风扇运转；检测到CPU的温度在高于低温区域的过渡区域时，控制所述第一风扇转速逐渐增加，同时控制启动所述第二风扇运转；检测到CPU的温度达到高温区域时，控制所述第一风扇和所述第二风扇的转速持续增加。
在本发明所述的笔记本电脑智能散热方法中，所述低温区域是室温以上、60℃以下，所述过渡区域是60℃至75℃之间，所述高温区域是75℃以上。
实施本发明的笔记本电脑智能散热装置与方法，具有以下有益效果：可以满足更强性能、更长续航以及极度纤薄化笔记本电脑的散热需求。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例笔记本电脑智能散热装置框图；
图2是本发明实施例笔记本电脑智能散热装置安装示意图；
图3是本发明实施例中温度感应装置电路图；
图4是本发明实施例中风扇驱动控制装置电路图；
图5是本发明实施例中双风扇与双热管散热模组结构图；
图6是本发明实施例笔记本电脑智能散热方法的流程示意图；
图7是本发明实施例中双风扇运行转速示意图；
图8是本发明实施例中双风扇运行噪音示意图；
图9是本发明实施例中单风扇运行转速示意图；
图10是本发明实施例中单风扇运行噪音示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明实施例中的笔记本电脑智能散热装置框图请参阅图1，包括温度感应装置1、风扇驱动控制装置2、风扇3以及双热管散热模组4，笔记本电脑智能散热装置在笔记本电脑中的安装示意图请参阅图2，其中：
温度感应装置1检测CPU的温度，CPU是笔记本电脑主要发热源，温度感应装置1主要对CPU的温度进行检测。温度感应装置电路图请参阅图3，通过thermalIC检测CPU的温度，H_THERMADA和H_THERMDC这两个信号与CPU连接，即可检测得到CPU的温度。风扇驱动控制装置2设置在主板上，其电路图请参阅图4，嵌入式控制器（EC）通过系统管理总线（SMBUS）不断地读取thermalIC获取的CPU温度。通过读取的CPU温度值和预先设置好的不同温度值的风扇转速情况表格相比较，选择与温度信号相对应的风扇转速，从而实现风扇驱动控制装置2根据不同的CPU温度信号控制风扇3的运转或停转。
风扇3包括第一风扇31和第二风扇32，第一风扇31、第二风扇32与双热管散热模组4的结构图请参阅图5，第一风扇31和第二风扇32放置于双热管散热模组4的两侧，处于对着双热管散热模组4进行对流散热的位置，其中第一风扇31位于笔记本电脑第一出风口301处，第二风扇32位于笔记本电脑第二出风口302处，第一风扇31、第二风扇32运转可以将双热管散热模组4中的热量快速带走。
双热管散热模组4主要由第一热管41、第二热管42、铜块、鳍片以及散热膏组成。双热管散热模组利用弹片锁固，使得所述铜块与CPUDie接触，CPUDie是CPU的核心部分，从外观上看，是CPU中间的小方块部分，利用铜块能够快速传导CPU产生的热量。铜块与CPUDie之间的间隙采用散热膏填满，散热膏作为传递热量的媒体，以聚硅氧烷为基础，辅以高导热填料，无毒无味无腐蚀性，化学物理性能稳定既具有优异的电绝缘性又具有优异的导热性，同时具有耐高低温，长期工作且不会出现风干硬化或熔化现象，主要用于填充发热体与散热片之间的空隙，提高散热效果。第一热管41和第二热管42由管壳、吸液芯以及端盖组成，内部被抽成负压状态，充入适当的工作液体，这种液体沸点低，容易挥发，常见的工作液体有水、酒精等；第一热管41和第二热管42的一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，导管壁有吸液芯，由毛细多孔材料构成，在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发端。CPU产生的热量通过铜块传导至第一热管41和第二热管42的蒸发端，受热后蒸发端导管中的工作液体迅速变成蒸气，由于蒸发端和冷凝端两端压差的原因，蒸气流动到冷凝端，冷凝端与鳍片接触，最终将热量传递到鳍片上，鳍片位于笔记本电脑的第一出风口301和第二出风口302处。由于鳍片有较大的散热面积，再加上第一风扇31和第二风扇32的强制对流，热量迅速被带走。这样热管冷凝端的蒸气开始凝结变成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发端，如此循环不止，CPU产生的热量由第一热管41、第二热管42的蒸发端传递至第一热管41、第二热管42的冷凝端。
采用上述的笔记本电脑智能装置，其散热方法流程图请参阅图6，主要包括以下步骤：
S1：CPU热量通过双热管散热模组4中的铜块传导至第一热管41和第二热管42中，再传递到双热管散热模组4中的鳍片上。
双热管散热模组4上的铜块与CPUDie接触，CPU产生的热量通过铜块传导至第一热管41和第二热管42的蒸发端，并迅速转移到第一热管41和第二热管42的冷凝端，冷凝端与鳍片接触，最终将热量传递到鳍片上，鳍片位于笔记本电脑的第一出风口301和第二出风口302处。
S2：由温度感应装置1检测CPU温度，将所产生的温度信号提供给风扇驱动控制装置2。
S3：风扇驱动控制装置2接收来自温度感应装置1的温度信号，并产生相应的风扇控制信号控制风扇3运转或停转。
当系统处于低功耗模式时，温度感应装置1检测到CPU的温度较低（此时处于低温区域），传输温度信号给风扇驱动控制装置2，通过读取的CPU温度值和预先设置好的不同温度值的风扇转速情况表格相比较，风扇驱动控制装置2产生相应的控制信号控制第一风扇31在不同的温度下以对应的转速运转，第二风扇32保持停转状态。此时由于系统功耗较低，第一风扇31运转即可将双热管散热模组4中的鳍片上的热量从笔记本电脑第一出风口301带走，此时可以形成一个平衡的热循环。此模式下不仅除去了第二风扇32运作带来的功耗，同时也保证了极低的噪音，这样既增加了笔记本电脑的续航能力，同时也给用户带来了良好的感受。
当系统功耗慢慢上升时，第一风扇31无法满足CPU的散热需求，此时热平衡被打破，温度感应装置1检测到CPU的温度上升（此时处于过渡区域），传输温度信号给风扇驱动装置2，通过读取的CPU温度值和预先设置好的不同温度值的风扇转速情况表格相比较，风扇驱动控制装置2产生相应的控制信号控制第一风扇31转速逐渐增加和第二风扇32以低转速运转，在不同的温度情况下以相对应的转速运转。双热管散热模组4中的鳍片上的热量分别从笔记本电脑的第一出风口301和第二出风口302带走，此时笔记本电脑仍保持较好的散热效果。
当系统功耗持续上升，打破过渡区域的热平衡之后，温度感应装置1检测到CPU的温度上升到某一个值时（此时处于高温区域），传输温度信号给风扇驱动装置2，通过读取的CPU温度值和预先设置好的不同温度值的风扇转速情况表格相比较，风扇驱动控制装置2产生相应的控制信号控制第一风扇31和第二风扇32的转速持续增加，第一风扇31和第二风扇32的转速分别与温度值相对应。随着第一风扇31和第二风扇32同时快速运转，快速降低CPU以及系统的温度。此时又达到一个热平衡，保证了笔记本电脑在高功耗下的系统稳定性。
利用上述实施例中的笔记本电脑智能散热装置与散热方法，在一个具体实施例当中，风扇3采用第一风扇31和第二风扇32，双风扇运行转速示意图请参阅图7，双风扇运行噪音示意图请参阅图8。从测试实验结果中可以看出笔记本电脑在实际运行过程中笔记本电脑智能散热装置的工作情况，包括第一风扇31和第二风扇32的转速情况和系统的噪音情况。当CPU温度在室温以上且小于60℃的低温区域时，此时仅第一风扇31运转，转速在2500转/分钟至3500转/分钟之间，第一风扇31的运转将热量快速带走，噪音值在20dBA至25dBA之间，此时系统有较低的噪音；当CPU温度在60℃至75℃的过渡区域时，此时第一风扇31的转速增加，转速在3500转/分钟至4500转/分钟之间，同时第二风扇32以较低转速（2500转/分钟至3000转/分钟之间）运行，噪音值在25dBA至33dBA之间，此时系统仍保持较低的噪音，由于两个风扇之间的转速不同，噪音相差较大，用户不会明显感觉到第二风扇32的噪音。当CPU温度处于大于75℃的高温区域时，第一风扇31转速持续增加，转速在4500转/分钟至5500转/分钟之间，第二风扇32则以更高的斜率增加，转速在3500转/分钟至5000转/分钟之间，通过第一风扇31和第二风扇32的快速增加使热量迅速带走，此时噪音值在33dBA至43dBA之间，用户仍有较好的噪音感受。CPU温度在上升的每个区间中，系统的噪音值增加量控制在3dBA之内，使得用户不会明显感觉到噪音的变化，从而带来了良好的用户感受。
对于一些功耗较低的笔记本电脑，如HuronriverULV机型，其CPU功耗为17W，在实验测试中，采用单风扇笔记本电脑智能散热装置同样可以达到散热需求，此时还可以降低笔记本电脑散热装置的成本。单风扇笔记本电脑智能散热装置亦是本发明的另一个实施例，单风扇运行的转速情况请参阅图9，单风扇运行的噪音情况请参阅图10，从测试实验结果中可以看出第一风扇31转速情况和系统的噪音情况。第一风扇31的转速情况与双风扇运行时第一风扇31的转速情况一致，下面对系统噪音情况进行分析：当CPU温度在室温以上且小于60℃的低温区域时，噪音值在18dBA至20dBA之间，此时系统噪音较低；当CPU温度在60℃至75℃的过渡区域时，噪音值在20dBA至28dBA之间，此时系统仍保持较低的噪音。当CPU温度处于大于75℃的高温区域时，噪音值在28dBA至38dBA之间，此时用户仍有较好的噪音感受。CPU温度在上升的每个区间中，系统的噪音值增加量同样控制在3dBA之内，使得用户不会明显感觉到噪音的变化，从而带来了良好的用户感受。从图中可以看出单风扇笔记本电脑智能散热装置同样能解决笔记本电脑的散热问题。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，可根据自身的需要对两个风扇进行动态调节，也可以根据产品的实际热源状况，对两个风扇的位置及性能进行修改，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (4)
1.一种笔记本电脑智能散热装置，其特征在于，包括温度感应装置(1)、风扇驱动控制装置(2)、风扇(3)以及双热管散热模组(4)；所述双热管散热模组(4)与CPU中的CPUDie接触，用于传导所述CPU的热量，所述双热管散热模组(4)包括第一热管(41)、第二热管(42)、铜块、鳍片以及散热膏；所述第一、第二热管(41、42)由管壳、吸液芯以及端盖组成，内部填充工作液体，一端为蒸发端，另一端为冷凝端；所述双热管散热模组(4)利用弹片锁固，使得所述铜块与所述CPUDie接触，两者之间的间隙采用所述散热膏填满；所述铜块将CPU产生的热量传导至所述第一、第二热管(41、42)的蒸发端，所述第一、第二热管(41、42)的冷凝端将所述热量传导至与所述第一、第二热管(41、42)的冷凝端分别连接的鳍片上；所述鳍片位于第一出风口(301)和第二出风口(302)处；所述温度感应装置(1)传感所述CPU的温度；所述风扇(3)包括由所述风扇驱动控制装置(2)根据所述温度感应装置(1)传感的温度信号分别进行控制的第一风扇(31)和第二风扇(32)，当CPU温度小于60℃时，仅第一风扇(31)运转，转速在2500转/分钟至3500转/分钟之间；当CPU温度在60℃至75℃时，第一风扇(31)的转速增加，转速在3500转/分钟至4500转/分钟之间，同时第二风扇(32)的转速在2500转/分钟至3000转/分钟之间；当CPU温度大于75℃时，第一风扇(31)的转速在4500转/分钟至5500转/分钟之间，第二风扇(32)的转速在3500转/分钟至5000转/分钟之间。
2.根据权利要求1所述的笔记本电脑智能散热装置，其特征在于，所述风扇驱动控制装置(2)设置在主板上。
3.根据权利要求2所述的笔记本电脑智能散热装置，其特征在于，所述第一、第二风扇(31、32)分置于所述双热管散热模组(4)的两侧，且处于对着所述双热管散热模组(4)进行对流散热的位置。
4.一种利用权利要求1所述装置的笔记本电脑智能散热方法，其特征在于，包括以下步骤：
(S1)CPU热量通过所述双热管散热模组(4)中的铜块传导至所述第一、第二热管(41、42)中，再传递到所述双热管散热模组(4)中的鳍片上；
(S2)所述温度感应装置(1)检测CPU的温度，并将产生的相应温度信号提供给所述风扇驱动控制装置(2)；
(S3)所述风扇驱动控制装置(2)这样控制所述风扇(3)运转：检测到CPU的温度处于低温区域时，控制所述第一风扇(31)运转；检测到CPU的温度在高于低温区域的过渡区域时，控制所述第一风扇(31)转速逐渐增加，同时控制启动所述第二风扇(32)运转；检测到CPU的温度达到高温区域时，控制所述第一风扇(31)和所述第二风扇(32)的转速持续增加；所述低温区域是室温以上、60℃以下，所述过渡区域是60℃至75℃之间，所述高温区域是75℃以上。
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