CN104427828B - 致冷片的控制方法及其适用的散热模块 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种控制方法，用以控制致冷片的运作，其中致冷片具有冷端及热端，控制方法包含下列步骤：(a)于致冷片开始运作时，取得冷端的温度及致冷片所在的环境温度；(b)判断环境温度是否大于等于温度设定值；(c)依据步骤(b)的判断结果设定对应于致冷片所接收的电能大小的责任周期的初始值；(d)判断致冷片的冷端的温度是否大于等于环境温度；(e)当步骤(d)的判断的结果为是时，将责任周期增加预设比例值，并再次执行步骤(d)；以及(f)当步骤(d)的判断的结果为否时，依据责任周期是否大于0%而对应地将责任周期减少预设比例值，并再次执行步骤(d)。本发明可以提升电子产品的稳定性及使用寿命。

Description

致冷片的控制方法及其适用的散热模块

技术领域

本发明涉及一种控制方法，尤其涉及一种致冷片的控制方法及其适用的散热模块。

背景技术

随着科技的进步与人类对生活品质的要求，各式电子产品的开发在技术上不断地突破，藉此加强电子产品的功能以及处理速度，然而此也导致电子产品在运转时所产生的热能增加，因此为了维持电子产品的正常运作及延长电子产品的使用寿命等，如何排除热能便成为电子产品所需考虑的关键技术之一。

对于高瓦数的电子产品，例如投影仪、个人电脑等，对于内部所具有的光学元件或电子元件等的散热方式往往使用具有热管的散热鳍片(Heatsink with heat-pipes)或液态冷却(Liquid cooling)的方式解热，但两者的散热效率均有其限制，因此对于瓦数高而耐温规格低的元件而言，上述的散热方式并无法有效地使元件降温，以符合耐温规格的目标。是以目前部分的电子产品趋向使用散热效率及可靠性皆较佳的致冷片来进行散热。

致冷片为一PN半导体元件，其在电流通过时，分别会形成一冷端以及一热端，以通过冷端以及热端之间所产生的温度差来带走热能，其中冷端设置于需进行散热的元件处，以对元件进行冷却，热端则相对于冷端而产生热能。然而，在实际应用上，当致冷片的冷端对电子产品的内部元件进行冷却时，致冷片的冷端可能产生低于周围环境温度的表面温度，导致致冷片的冷端及电子产品的内部元件上有结露的情况，进而产生水气，如此一来，对于电子产品的可靠性及使用寿命将会有很大的影响。

因此，如何发展一种可改善上述公知技术缺陷的致冷片的控制方法及其适用的散热模块，实为相关技术领域的技术人员目前所迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种致冷片的控制方法及其适用的散热模块，其中控制方法通过判断致冷片的冷端的温度是否大于等于环境温度，以增加或减少对应于致冷片所接收的电能大小的责任周期，以解决公知致冷片的冷端对电子产品的内部元件进行冷却时，冷端可能产生低于周围环境温度的表面温度，导致致冷片的冷端及电子产品的内部元件上有结露的情况而产生水气，进而影响电子产品的可靠性及使用寿命的缺陷。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种控制方法，用以控制致冷片的运作，其中致冷片具有冷端及热端，控制方法包含下列步骤： (a)于致冷片开始运作时，取得冷端的温度及致冷片所在的环境温度；(b)判断环境温度是否大于等于温度设定值；(c)依据步骤(b)的判断结果设定对应于致冷片所接收的电能大小的责任周期的初始值；(d)判断致冷片的冷端的温度是否大于等于环境温度；(e)当步骤(d)的判断的结果为是时，将责任周期增加预设比例值，并再次执行步骤(d)；以及(f)当步骤(d)的判断的结果为否时，依据责任周期是否大于0%而对应地将责任周期减少预设比例值，并再次执行步骤(d)。

为达上述目的，本发明的另一较广义实施态样为提供一种散热模块，其包含：致冷片，包含冷端以及热端；电源供应电路，与致冷片电连接，并以责任周期运作，以提供相对应的电能至致冷片而驱动致冷片动作；第一温度检测器，与致冷片的冷端相邻设，用以检测冷端的温度；第二温度检测器，用以检测致冷片所在的环境温度；以及控制器，与第一温度检测器、第二温度检测器及电源供应电路电连接，用以依据第一温度检测器以及第二温度检测器的检测结果，判断致冷片的冷端的温度是否大于等于环境温度，并依据判断结果调整电源供应电路的责任周期，以对应调整电源供应电路所输出的电能大小。

本发明的有益效果在于，本发明的致冷片的控制方法及其适用的散热模块不仅可以提高致冷片的冷端的致冷效率，而且还可避免电子元件受到水气的影响而损坏，是以可提升电子产品的稳定性及使用寿命。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的散热模块的电路方框示意图。

图2为图1所示的散热模块的部分结构示意图。

图3为图1所示的控制器控制致冷片的控制方法的流程步骤。

图4为本发明另一较佳实施例的控制器控制致冷片的控制方法的流程步骤。

其中，附图标记说明如下：

1：散热模块

10：第一温度检测器

11：第二温度检测器

13：控制器

14：致冷片

15：散热鳍片

16：第三温度检测器

9：电子元件

S1～S8：控制器控制致冷片的控制方法的流程步骤

S40～S41：子步骤

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非架构于限制本发明。

请参阅图1，其为本发明较佳实施例的散热模块的电路方框示意图。如图1所示，本实施例的散热模块1包含一第一温度检测器10、一第二温度检测器11、一电源供应电路12、一控制器13以及一致冷片14。其中电源供应电路12与致冷片14电连接，其以一责任周期运作，以提供相对应的电能给致冷片14，以驱动致冷片14运作。致冷片14可由一PN半导体元件所构成，且具有一冷端140以及一热端141(如图2所示)，冷端140及热端141位于致冷片14相对两侧，当致冷片14接收由电源供应电路12所提供的电能而开始运作时，冷端140产生致冷效果，热端141则相对冷端140而产生热能。第一温度检测器10用以检测致冷片14的冷端140的温度。第二温度检测器 11用以检测致冷片14所在的环境温度，也即为散热模块1所在的环境温度。

控制器13与第一温度检测器10、第二温度检测器11以及电源供应电路 12电连接，控制器13依据第一温度检测器10以及第二温度检测器11的检测结果，判断致冷片14的冷端140的温度是否大于等于环境温度，并根据判断结果控制电源供应电路12的一责任周期，以调整由电源供应电路12所输出且与该责任周期有相对应关系的电能大小。

请参阅图2，并配合图1，其中图2为图1所示的散热模块的部分结构示意图。如图1及图2所示，致冷片14的冷端140实际上与一电子元件9 相邻设，因此当致冷片14运作时，致冷片14的冷端140可对电子元件9进行冷却。此外，第一温度检测器10可与致冷片14的冷端140相邻设，当然，第一温度检测器10还可直接设置于冷端140上，以准确地获得冷端140的温度。

于其它实施例中，散热模块1还具有一散热鳍片15，例如图2所示，散热鳍片15设置于致冷片14的热端141上，用以导出于热端141上的热能。此外，又于一些实施例中，图1所示的散热模块1还具有一第三温度检测器 16，与致冷片14的热端141相邻设，例如设置于热端141上，且与控制器 13电连接，第三温度检测器16用以检测热端141的温度，使控制器13可于热端141的温度超过一保护温度值时，控制电源供应电路12停止输出电能至致冷片14，以保护散热模块1，其中该保护温度值可依实际需求，例如散热模块所能承受的耐热温度等，来预先设定。

以下将进一步说明图1所示的控制器13控制致冷片14的控制方法的流程步骤，请参阅图3，并配合图1及图2，其中图3为图1所示的控制器控制致冷片的控制方法的流程步骤。如图3所示，首先，执行步骤S1，散热模块1开始运作，也即致冷片14开始运作。接着，执行步骤S2，即于致冷片 14开始运作时，取得致冷片14的冷端140的温度及致冷片14所在的环境温度，其中致冷片14的冷端140的温度由第一温度检测器10所检测，致冷片 14所在的环境温度则由第二温度检测器11所检测。接着，执行步骤S3，控制器13依据第一温度检测器10以及第二温度检测器11的检测结果判断判断环境温度是否大于等于一温度设定值，其中于步骤S3中，温度设定值可为但不限于30℃。

接着，执行步骤S4，即依据步骤S3的判断结果设定对应于致冷片14 所接收的电能大小的电源供应电路12的责任周期的初始值，其中于此步骤中，包含两个子步骤S40及S41，以依据步骤S3的判断结果来决定执行子步骤S40或是子步骤S41，还进一步说明，当步骤S3中的判断结果为是，即环境温度大于等于30℃时，执行子步骤S40，控制器13设定电源供应电路12的责任周期的初始值为50%，并执行步骤S5，而在子步骤S40中，因应目前环境温度相对较高，故控制器13设定电源供应电路12的责任周期的初始值为50%，使电源供应电路12在运作初期即输出相对较大的电能至致冷片14，以加强致冷片14的冷端140的致冷效率，使致冷片14的冷端140 于开始运作后，即可因应环境温度较高而快速地提供较高的致冷效率来对电子元件9进行冷却。

反之，当步骤S3中的判断结果为否时，则执行子步骤S41，即控制器 13设定电源供应电路12的责任周期的初始值为0%，并执行步骤S5，而在子步骤S41中，由于目前环境温度相对较低，使得致冷片14的冷端140无须于开始运作后，立即提供较高的致冷效率来对电子元件9进行冷却，因此控制器13设定电源供应电路12的责任周期的初始值为0%。

当执行完步骤S4后，即进入步骤S5，控制器13判断致冷片14的冷端 140的温度是否大于等于环境温度。当步骤S5判断的结果为是时，则执行步骤S6，即控制器13将电源供应电路12的责任周期增加一预设比例值，例如 1%，并再次执行步骤S5。由上可知，当致冷片14的冷端140的温度大于等于环境温度时，表示致冷片14的冷端140并不会发生结露情况，故可再增加电源供应电路12的责任周期，使电源供应电路12提高输出电能，如此一来，可使冷端140的温度下降而提高致冷效果，是以提高对电子元件9的散热效果。

反之，当步骤S5判断的结果为否时，则执行步骤S7，即控制器13判断电源供应电路12的责任周期是否为大于0%。当步骤S7判断的结果为是时，则再次执行步骤S5。反之，当步骤S7判断的结果为否时，则执行步骤S8，即控制器13将电源供应电路12的责任周期减少一预设比例值，例如1%，并再次执行步骤S5，而于步骤S8中，由于此时控制器13判断出致冷片14 的冷端140的温度小于环境温度，也即致冷片14的冷端140将发生结露的情况而产生水气，因此控制器13减少电源供应电路12的责任周期，使电源供应电路12降低输出电能，如此一来，可使冷端140的温度升高，以避免致冷片14的冷端140发生结露的情况而产生水气。

请参阅图4，其为本发明另一较佳实施例的控制器控制致冷片的控制方法的流程步骤。如图4所示，本实施例的控制方法的流程步骤与图3所示的控制方法的流程步骤相似，故仅以相同标号标示而不再赘述。惟相较于图3 的步骤S4的子步骤S40，本实施例的步骤S4的子步骤S40’改为控制器13 设定电源供应电路12的责任周期的初始值经过一延迟时间后达到50%，如此一来，可避免在环境温度大于等于温度设定值时，控制器13立即将电源供应电路12的责任周期设定为50%，使电源供应电路12立即提供相对较大的电能给致冷片14，导致致冷片14的冷端140可能于致冷片14接收电能时立刻低于环境温度而产生结露的情况。

综上所述，本发明提供一种致冷片的控制方法及其适用的散热模块，其中控制方法通过判断致冷片的冷端的温度是否大于等于环境温度，以增加或减少对应于致冷片所接收的电能大小的责任周期，如此一来，可于致冷片的冷端的温度大于等于环境温度时，增加对应于致冷片所接收的电能大小的责任周期而提高致冷片的冷端的致冷效率，反之，可于致冷片的冷端的温度小于环境温度时，减少对应于致冷片所接收的电能大小的责任周期，以避免致冷片的冷端产生结露的情况，如此一来，当本发明的散热模块应用于电子产品中而对内部电子元件进行散热时，便可避免电子元件受到水气的影响而损坏，是以可提升电子产品的稳定性及使用寿命。

本发明得由本技术领域的技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱所附权利要求范围所欲保护者。

Claims (8)

1.一种控制方法，用以控制一致冷片的运作，其中该致冷片具有一冷端及一热端，该控制方法包含下列步骤：

(a)于该致冷片开始运作时，取得该冷端的温度及该致冷片所在的一环境温度；

(b)判断该环境温度是否大于等于一温度设定值，其中该温度设定值为30℃；

(c)依据步骤(b)的判断结果设定对应于该致冷片所接收的电能大小的一责任周期的初始值；

(d)判断该致冷片的该冷端的温度是否大于等于该环境温度；

(e)当步骤(d)的判断的结果为是时，将该责任周期增加一预设比例值，并再次执行步骤(d)；以及

(f)当步骤(d)的判断的结果为否时，依据该责任周期是否大于0％而对应地将该责任周期减少该预设比例值，并再次执行步骤(d)；

其中于步骤(c)中，当判断结果为是时，设定该责任周期的初始值为50％或者设定该责任周期的初始值经过一延迟时间后达到50％。

2.如权利要求1所述的控制方法，其中于步骤(c)中，当判断结果为否时，设定该责任周期的初始值为0％。

3.如权利要求1所述的控制方法，其中于步骤(f)中，当该责任周期大于0％时，将该责任周期减少该预设比例值。

4.如权利要求1所述的控制方法，其中于步骤(f)中，当该责任周期等于0％时，直接执行步骤(d)。

5.一种散热模块，其包含：

一致冷片，包含一冷端以及一热端；

一电源供应电路，与该致冷片电连接，并以一责任周期运作，以提供相对应的电能至该致冷片而驱动该致冷片动作；

一第一温度检测器，与该致冷片的该冷端相邻设，用以检测该冷端的温度；

一第二温度检测器，用以检测该致冷片所在的一环境温度；以及

一控制器，与该第一温度检测器、该第二温度检测器及该电源供应电路电连接，用以依据该第一温度检测器以及该第二温度检测器的检测结果，判断该致冷片的该冷端的温度是否大于等于该环境温度，并依据判断结果调整该电源供应电路的该责任周期，以对应调整该电源供应电路所输出的电能大小；

其中该控制器具有一控制方法，包含下列步骤：

(a)于该致冷片开始运作时，取得该冷端的温度及该致冷片所在的一环境温度；

(b)判断该环境温度是否大于等于一温度设定值，其中该温度设定值为30℃；

(c)依据步骤(b)的判断结果设定对应于该致冷片所接收的电能大小的一责任周期的初始值；

(d)判断该致冷片的该冷端的温度是否大于等于该环境温度；

(e)当步骤(d)的判断的结果为是时，将该责任周期增加一预设比例值，并再次执行步骤(d)；以及

(f)当步骤(d)的判断的结果为否时，依据该责任周期是否大于0％而将该责任周期减少该预设比例值，并再次执行步骤(d)；

其中于步骤(c)中，当判断结果为是时，设定该责任周期的初始值为50％或者设定该责任周期的初始值经过一延迟时间后达到50％。

6.如权利要求5所述的散热模块，其中该第一温度检测器设至于该冷端上。

7.如权利要求5所述的散热模块，其中该散热模块还具有一散热鳍片，设置于该致冷片的该热端上，用以导出该热端上的热能。

8.如权利要求5所述的散热模块，其中该散热模块还具有一第三温度检测器，邻设于该致冷片的该热端上，且与该控制器相连接，用以检测该热端上的温度，使该控制器于该热端超过一保护温度值时，控制该电源供应电路停止供电至该致冷片。