CN104717874A - 散热装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种散热装置及其控制方法，该散热装置包括一驱动模块及一散热片体。散热片体具有一连接部及一摆动部并通过连接部连接于驱动模块。当驱动模块接收一输入电压而驱动连接部时，连接部带动摆动部往复摆动以产生散热气流。

Description

散热装置及其控制方法
技术领域
本发明是有关于一种散热装置及其控制方法，且特别是有关于一种利用散热片体的摆动而产生散热气流的散热装置及其控制方法。
背景技术
近年来，随着科技产业日益发达，可携式电子装置例如笔记型电脑(Notebook，NB)、平板电脑(Tablet PC)与智慧型手机(Smart Phone)等产品已普及于消费市场。随着可携式电子装置的运作效能不断地提高，连带地其内的电子元件的发热功率亦不断地攀升。
为了预防电子元件过热而发生暂时性或永久性的失效，或是为了避免电子装置机壳过热而造成使用者不适，可携式电子装置内大多会配置散热风扇进行散热。传统散热风扇通过旋转其扇叶来产生散热气流，扇叶的设计使其无法有效地薄型化，不符合目前可携式电子装置的轻薄设计趋势。此外，传统散热风扇运转时具有较大的耗电量，这造成可携式电子装置的电力持久性下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种散热装置，具有较小的厚度且较不耗电。
本发明的再一目的在于提供一种散热装置的控制方法，可使散热装置较不耗电。
为达上述目的，本发明的散热装置包括一驱动模块及一散热片体。散热片体具有一连接部及一摆动部并通过连接部连接于驱动模块。当驱动模块接收一输入电压而驱动连接部时，连接部带动摆动部往复摆动以产生散热气流。
在本发明的一实施例中，上述的散热装置还包括一控制单元，其中控制单元电性连接于驱动模块并适于控制输入电压的频率与振幅。
在本发明的一实施例中，上述的控制单元通过控制输入电压的频率而调整摆动部的摆动频率及摆动幅度，且通过控制输入电压的振幅而调整摆动部的摆动幅度。
在本发明的一实施例中，上述的散热装置适用于一电子装置，其中电子装置具有一热源，控制单元适于依据热源的温度而控制输入电压的频率与振幅。
在本发明的一实施例中，当热源的温度低于一第一温度时，控制单元关闭输入电压，当热源的温度高于第一温度且低于一第二温度时，控制单元将输入电压控制为具有一第一频率及一第一振幅，当热源的温度高于第二温度时，控制单元将输入电压控制为具有一第二频率及一第二振幅，其中第一频率等于摆动部的自然频率(natural frequency)，第二频率大于摆动部的自然频率，第二振幅大于第一振幅。
在本发明的一实施例中，当输入电压具有第一频率及第一振幅时，摆动部的摆动幅度等于一临界值，当输入电压具有第二频率及第二振幅时，摆动部的摆动幅度等于临界值。
在本发明的一实施例中，上述的控制单元包括一第一控制器及一第二控制器。第一控制器适于依据热源的温度而产生一判断信号。第二控制器电性连接于第一控制器及驱动模块，其中输入电压适于通过第二控制器而被提供至驱动模块，第二控制器适于依据判断信号而控制输入电压的频率与振幅。
在本发明的一实施例中，上述的驱动模块包括一线圈单元、一振动件及一磁性件。振动件具有一弹性部及一振动部，其中弹性部连接于线圈单元与振动部之间，散热片体的连接部固定于振动部。磁性件固定于振动部且对位于线圈单元，其中当线圈单元接收输入电压而产生磁场作用于磁性件时，振动部通过弹性部的弹性变形而振动以驱动散热片体的连接部。
在本发明的一实施例中，上述的驱动模块包括一压电元件(piezoelectricpiece)。压电元件固定于连接部，其中当压电元件接收输入电压时，压电元件产生变形以驱动连接部。
在本发明的一实施例中，上述的散热片体为可挠性片体。
在本发明的一实施例中，上述的摆动部沿一方向的厚度小于摆动部沿其它方向的厚度，连接部适于带动摆动部沿所述方向往复摆动以产生散热气流。
本发明的散热装置的控制方法，适用于一散热装置。散热装置包括一驱动模块及一散热片体。上述控制方法包括以下步骤。提供一输入电压至驱动模块，以使驱动模块驱动散热片体往复摆动而产生散热气流。通过一控制单元控制输入电压的频率与振幅。
在本发明的一实施例中，控制输入电压的频率与振幅包括以下步骤。通过控制输入电压的频率而调整摆动部的摆动频率及摆动幅度。通过控制输入电压的振幅而调整摆动部的摆动幅度。
在本发明的一实施例中，上述的散热装置适用于一电子装置，电子装置具有一热源，控制输入电压的频率与振幅包括以下步骤。依据热源的温度而控制输入电压的频率与振幅。
在本发明的一实施例中，依据热源的温度而控制输入电压的频率与振幅包括以下步骤。当热源的温度低于一第一温度时，通过控制单元关闭输入电压。当热源的温度高于第一温度且低于一第二温度时，通过控制单元将输入电压控制为具有一第一频率及一第一振幅，其中第一频率等于摆动部的自然频率。当热源的温度高于第二温度时，通过控制单元将输入电压控制为具有一第二频率及一第二振幅，其中第二频率大于摆动部的自然频率，第二振幅大于第一振幅。
在本发明的一实施例中，将输入电压控制为具有第一频率及第一振幅的步骤包括将摆动部的摆动幅度控制为等于一临界值，且将输入电压控制为具有第二频率及第二振幅的步骤包括将摆动部的摆动幅度控制为等于临界值。
在本发明的一实施例中，上述的控制单元包括一第一控制器及一第二控制器，控制输入电压的频率与振幅包括以下步骤。依据热源的温度，通过第一控制器产生一判断信号。依据判断信号，通过第二控制器控制输入电压的频率与振幅。
在本发明的一实施例中，上述的散热片体沿一方向的厚度小于散热片体沿其它方向的厚度，驱动散热片体往复摆动包括以下步骤。驱动散热片体沿所述方向往复摆动。
基于上述，本发明的散热装置由其散热片体的摆动部进行摆动而产生散热气流，而非如传统散热风扇般通过旋转其扇叶来产生散热气流。相较于传统散热风扇的扇叶，本发明的散热片体具有较薄的厚度而有利于电子装置的薄型化设计。此外，相较于传统散热风扇的扇叶，散热片体的重量较轻，因此驱动模块驱动散热片体作动时较不耗电，而可提升电子装置的电力持久性。
为让本发明的上述特征和优点能还明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一实施例的散热装置的部分构件立体图。
图2是图1的散热装置应用于电子装置的示意图。
图3是图2的散热装置作动的示意图。
图4是图2的电子装置及散热装置的部分构件方块图。
图5是图1的散热装置的控制方法流程图。
图6是图3的散热装置运作时的最大厚度与输入电压的关系图。
图7是图1的散热装置的分解图。
图8是本发明另一实施例的散热装置部分构件立体图。
图9是图8的散热装置的分解图。
符号说明
50：电子装置
52：机壳
54：热源
100、200：散热装置
110、210：驱动模块
112：线圈单元
114：振动件
114a：弹性部
114b：振动部
116：磁性件
118：固定片
120、220：散热片体
122、222：连接部
124、224：摆动部
130：控制单元
132：第一控制器
134：第二控制器
212：底座
214：压电元件
a、b：状态
D：方向
L：厚度
T：临界值
具体实施方式
图1是本发明一实施例的散热装置的部分构件立体图。图2是图1的散热装置应用于电子装置的示意图。图3是图2的散热装置作动的示意图。请参考图1至图3，本实施例的散热装置100适用于一电子装置50，电子装置50例如为笔记型电脑(Notebook，NB)、平板电脑(Tablet PC)、智慧型手机(Smart Phone)或其它类型可携式电子装置，且散热装置100配置于电子装置50的机壳52内。散热装置100包括一驱动模块110及一散热片体120，散热片体120具有一连接部122及一摆动部124并通过连接部122连接于驱动模块110。摆动部124沿一方向D的厚度小于摆动部124沿其它方向的厚度，且当驱动模块110接收一输入电压而驱动连接部122时，连接部122会带动摆动部124如图3所示沿方向D往复摆动以产生散热气流。所述输入电压例如为交流电压。
在上述配置方式之下，散热装置100是由其散热片体120的摆动部124进行摆动而产生散热气流，而非如传统散热风扇般通过旋转其扇叶来产生散热气流。相比较于传统散热风扇的扇叶，散热片体120具有较薄的厚度而有利于电子装置50的薄型化设计。此外，相较于传统散热风扇的扇叶，散热片体120的重量较轻，因此驱动模块110驱动散热片体120作动时较不耗电，而可提升电子装置100的电力持久性。
图4是图2的电子装置及散热装置的部分构件方块图。请参考图4，本实施例的电子装置50具有一热源54，散热装置100(标示于图1至图3)还包括一控制单元130。控制单元130电性连接于驱动模块110，且适于依据热源54的温度而判断电子装置100的散热需求，并据以控制上述输入电压的频率与振幅。
以下图1至图4所示的散热装置100为例，说明本发明一实施例的散热装置的控制方法。图5是图1的散热装置的控制方法流程图。请参考图5，首先，提供一输入电压至驱动模块110，以使驱动模块110驱动散热片体120往复摆动而产生散热气流(步骤S602)。接着，通过一控制单元130控制输入电压的频率与振幅(步骤S604)。
具体而言，上述输入电压的频率越高则图1至图3所示的摆动部124的摆动频率越高，上述输入电压的频率越接近摆动部124的自然频率则能产生越显著的共振效果而使摆动部124的摆动幅度越大，上述输入电压的振幅越大则摆动部124的摆动幅度越大，摆动部124的摆动频率越高则摆动部124所产生的散热气流的风速越快，且摆动部124的摆动幅度越大则摆动部124所产生的风速越快。据此，控制单元130可通过控制上述输入电压的频率而调整摆动部124的摆动频率及摆动幅度，且可通过控制上述输入电压的振幅而调整摆动部124的摆动幅度，以依据电子装置50的散热需求来改变摆动部124所产生的散热气流的风速。
举例来说，当热源54的温度低于一第一温度时，控制单元130判定电子装置100为轻度使用状态而具有较小的温度增加量且不需通过散热装置100进行散热，此时控制单元130关闭上述输入电压而使散热装置100处于不被驱动的静音模式。上述第一温度的实际数值可依电子装置50的散热需求加以决定，本发明不对此加以限制。
图6是图3的散热装置运作时的最大厚度与输入电压的关系图。当热源54的温度高于上述第一温度且低于一第二温度时，控制单元130判定电子装置100为中度使用状态而具有稍大的温度增加量且需通过散热装置100进行适度散热，此时控制单元130将上述输入电压控制为图6中的状态a而具有一第一频率(例如为51Hz)及一第一振幅(例如为0.9V)，且摆动部124的摆动幅度相应地等于图3所示的临界值T，以使散热装置100运作时沿方向D所具有的最大厚度L(图6绘示为4mm)不超过电子装置50的机壳52内的容纳空间的高度，临界值T及最大厚度L的实际数值可依电子装置50及散热装置100的设计方式而决定，本发明不对此加以限制。上述第一频率例如等于摆动部124的自然频率(例如为51Hz)，以使上述输入电压在具有较小振幅(即上述第一振幅)的情况下就能够让摆动部124的摆动幅度到达临界值T，进而让散热装置100处于低耗电量状态的节能模式。在本实施例中，散热片体120例如为塑胶或金属材质的可挠性片体，以在散热片体120被具有上述第一频率(即摆动部124的自然频率)的输入电压驱动而进行往复摆动时，能够藉其可挠特性而产生较显著的共振效果。
当热源54的温度高于上述第二温度时，控制单元130判定电子装置100为重度使用状态而具有还大的温度增加量且需通过散热装置100提供还佳的散热效果，此时控制单元130将输入电压控制为图6中的状态b而具有大于上述第一频率(即摆动部124的自然频率)的一第二频率(例如为56Hz)以提升摆动部124的摆动频率。此外，控制单元130将输入电压控制为具有大于上述第一振幅的一第二振幅(例如为2.8V)，以弥补其频率(即第二频率)偏离摆动部124的自然频率而造成的摆动部124的摆动幅度减少量，而使摆动部124的摆动幅度仍维持为等于临界值T，此时散热装置100处于高效能模式。相较于上述节能模式(对应于图6中的状态a)，散热装置100处于高效能模式(对应于图6中的状态b)时其摆动部124具有较高的摆动频率且具有相同的摆动幅度(即临界值T)，故可有效增加摆动部124所产生的散热气流的风速以提升散热效率。上述第二温度的实际数值可依电子装置50的散热需求加以决定，本发明不对此加以限制。
上述热源54例如为电子装置50的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、视频图像阵列(Video Graphics Array，VGA)等发热元件或是电子装置50的局部外壳，如笔记型电脑的置手区(palm-rest)，本发明不对此加以限制，其可依电子装置50的散热需求而决定。此外，除了上述第一温度与第二温度以及对应的静音模式、节能模式与高效能模式之外，还可依电子装置50的散热需求进一步设定还多的温度门槛值及对应的还多驱动模式，本发明不对此加以限制。
请参考图4，详细而言，本实施例的控制单元130包括一第一控制器132及一第二控制器134。第一控制器132例如为嵌入式控制器(embeddedcontroller，EC)或键盘控制器(keyboard controller，KBC)且适于依据热源54的温度低于上述第一温度、高于上述第一温度且低于上述第二温度、或高于上述第二温度而分别产生不同的判断信号。第二控制器134例如为配置于电子装置50的主机板上的微控制器(micro controller unit，MCU)且电性连接于第一控制器132及驱动模块110。上述输入电压例如是从电子装置50的主机板通过第二控制器134而被提供至驱动模块110，且第二控制器134适于依据上述判断信号而控制上述输入电压的频率与振幅，以将散热装置100切换至上述静音模式、节能模式或高效能模式。在本实施例中，例如是在热源54上配置温度感测元件并将第一控制器132电性连接于所述温度感测元件，以使第一控制器132能够通过所述温度感测元件获取热源54的温度。在其它实施例中，控制单元130可为其它适当形式，例如为整合了第一控制器132的上述功能与第二控制器134的上述功能的单一控制器，本发明不对此加以限制。
以下通过图式说明本实施例的散热装置100的具体结构。图7是图1的散热装置的分解图。请参考图1、图2及图7，本实施例的驱动模块110包括一线圈单元112、一振动件114、一磁性件116及一固定片118。固定片118固定于电子装置50内，线圈单元112内具有线圈且例如通过胶合的方式而固定于固定片118上。振动件114具有一弹性部114a及一振动部114b，弹性部114a连接于线圈单元112与振动部114b之间，其中弹性部114a与线圈单元112例如是通过胶合的方式而相连接。散热片体120的连接部122例如通过插销、卡榫、胶合或其它适当组装方式而固定于振动部114b。磁性件116例如为永久磁铁且例如通过胶合的方式而固定于振动部124并对位于线圈单元112。当线圈单元112持续接收上述输入电压而产生不断改变方向的磁场作用于磁性件116时，磁性件116会带动振动部114b通过弹性部114a的弹性变形而振动，以使振动部114b驱动散热片体120的连接部122，进而带动散热片体120的摆动部124往复摆动。
本发明不限制散热装置的形式，以下通过图式对此举例说明。图8是本发明另一实施例的散热装置部分构件立体图。图9是图8的散热装置的分解图。请参考图8及图9，在本实施例的散热装置200中，驱动模块210包括一底座212及一压电元件214，散热片体220的连接部222例如通过胶合的方式而固定于底座212，压电元件214例如通过胶合的方式而固定于散热片体220的连接部222。当压电元件214持续接收输入电压时，压电元件214持续产生变形以驱动散热片体220的连接部222，进而带动散热片体220的摆动部224往复摆动。
综上所述，本发明的散热装置由其散热片体的摆动部进行摆动而产生散热气流，而非如传统散热风扇般通过旋转其扇叶来产生散热气流。相较于传统散热风扇的扇叶，本发明的散热片体具有较薄的厚度而有利于电子装置的薄型化设计。此外，相较于传统散热风扇的扇叶，散热片体的重量较轻，因此驱动模块驱动散热片体作动时较不耗电，而可提升电子装置的电力持久性。另外，本发明通过控制输入电压的频率与振幅而可将散热装置切换为静音模式、节能模式或高效能模式，以提升散热装置的泛用性。再者，散热片体为可挠性片体，以在输入电压的频率等于散热片体的共振频率的情况下(即上述节能模式)，通过散热片体的可挠特性而产生较显著的共振效果，使输入电压以较小的振幅就能够驱动散热片体产生较大的摆动幅度，以确实达到节能的目的。
虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的还动与润饰，故本发明的保护范围应以所附的权利要求所界定的为准。

Claims (18)

1.一种散热装置，包括：
驱动模块；以及
散热片体，具有连接部及摆动部并通过该连接部连接于该驱动模块，其中当该驱动模块接收一输入电压而驱动该连接部时，该连接部带动该摆动部往复摆动以产生散热气流。
2.如权利要求1所述的散热装置，还包括控制单元，其中该控制单元电性连接于该驱动模块并适于控制该输入电压的频率与振幅。
3.如权利要求2所述的散热装置，其中该控制单元通过控制该输入电压的频率而调整该摆动部的摆动频率及摆动幅度，且通过控制该输入电压的振幅而调整该摆动部的摆动幅度。
4.如权利要求2所述的散热装置，适用于一电子装置，其中该电子装置具有一热源，该控制单元适于依据该热源的温度而控制该输入电压的频率与振幅。
5.如权利要求4所述的散热装置，其中当该热源的温度低于一第一温度时，该控制单元关闭该输入电压，当该热源的温度高于该第一温度且低于一第二温度时，该控制单元将该输入电压控制为具有一第一频率及一第一振幅，当该热源的温度高于该第二温度时，该控制单元将该输入电压控制为具有一第二频率及一第二振幅，其中该第一频率等于该摆动部的自然频率，该第二频率大于该摆动部的自然频率，该第二振幅大于该第一振幅。
6.如权利要求5所述的散热装置，其中当该输入电压具有该第一频率及该第一振幅时，该摆动部的摆动幅度等于一临界值，当该输入电压具有该第二频率及该第二振幅时，该摆动部的摆动幅度等于该临界值。
7.如权利要求4所述的散热装置，其中该控制单元包括：
第一控制器，适于依据该热源的温度而产生一判断信号；以及
第二控制器，电性连接于该第一控制器及该驱动模块，其中该输入电压适于通过该第二控制器而被提供至该驱动模块，该第二控制器适于依据该判断信号而控制该输入电压的频率与振幅。
8.如权利要求1所述的散热装置，其中该驱动模块包括：
线圈单元；
振动件，具有弹性部及振动部，其中该弹性部连接于该线圈单元与该振动部之间，该散热片体的该连接部固定于该振动部；以及
磁性件，固定于该振动部且对位于该线圈单元，其中当该线圈单元接收该输入电压而产生磁场作用于该磁性件时，该振动部通过该弹性部的弹性变形而振动以驱动该散热片体的该连接部。
9.如权利要求1所述的散热装置，其中该驱动模块包括：
压电元件，固定于该连接部，其中当该压电元件接收该输入电压时，该压电元件产生变形以驱动该连接部。
10.如权利要求1所述的散热装置，其中该散热片体为可挠性片体。
11.如权利要求1所述的散热装置，其中该摆动部沿一方向的厚度小于该摆动部沿其它方向的厚度，该连接部适于带动该摆动部沿该方向往复摆动以产生散热气流。
12.一种散热装置的控制方法，适用于一散热装置，该散热装置包括驱动模块及散热片体，该控制方法包括：
提供一输入电压至该驱动模块，以使该驱动模块驱动该散热片体往复摆动而产生散热气流；以及
通过一控制单元控制该输入电压的频率与振幅。
13.如权利要求12所述的控制方法，其中控制该输入电压的频率与振幅的步骤包括：
通过控制该输入电压的频率而调整该摆动部的摆动频率及摆动幅度；以及
通过控制该输入电压的振幅而调整该摆动部的摆动幅度。
14.如权利要求12所述的控制方法，其中该散热装置适用于一电子装置，该电子装置具有一热源，控制该输入电压的频率与振幅的步骤包括：
依据该热源的温度而控制该输入电压的频率与振幅。
15.如权利要求14所述的控制方法，其中依据该热源的温度而控制该输入电压的频率与振幅的步骤包括：
当该热源的温度低于一第一温度时，通过该控制单元关闭该输入电压；
当该热源的温度高于该第一温度且低于一第二温度时，通过该控制单元将该输入电压控制为具有一第一频率及一第一振幅，其中该第一频率等于该摆动部的自然频率；以及
当该热源的温度高于该第二温度时，通过该控制单元将该输入电压控制为具有一第二频率及一第二振幅，其中该第二频率大于该摆动部的自然频率，该第二振幅大于该第一振幅。
16.如权利要求15所述的控制方法，其中将该输入电压控制为具有该第一频率及该第一振幅的步骤包括将该摆动部的摆动幅度控制为等于一临界值，且将该输入电压控制为具有该第二频率及该第二振幅的步骤包括将该摆动部的摆动幅度控制为等于该临界值。
17.如权利要求14所述的控制方法，其中该控制单元包括第一控制器及第二控制器，控制该输入电压的频率与振幅的步骤包括：
依据该热源的温度，通过该第一控制器产生一判断信号；以及
依据该判断信号，通过该第二控制器控制该输入电压的频率与振幅。
18.如权利要求12所述的控制方法，其中该散热片体沿一方向的厚度小于该散热片体沿其它方向的厚度，驱动该散热片体往复摆动的步骤包括：
驱动该散热片体沿该方向往复摆动。
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