CN111103911B - 一种用于移动设备的散热装置及其控制方法 - Google Patents

一种用于移动设备的散热装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的用于移动设备的散热装置的控制方法及散热装置，本发明通过检测模块检测移动设备的背板的温度和环境湿度，通过控制模块根据温度和环境湿度计算得出露点温度td，根据控制模块控制散热装置的半导体制冷片冷端的温度，从而防止产生凝露现象。本发明优选的采用泡沫金属作为散热材料，取代常用的散热风扇，实现零噪音，并使得散热装置更加紧凑和小型化。

Description

一种用于移动设备的散热装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于移动设备的散热装置及其控制方法，具体而言，涉及一种用于手机的散热装置及其控制方法。
背景技术
智能手机时代，随着主频越来越高，功耗越来越大，其发热量也越来越高。尤其是在手机充电且玩大型游戏或观看高清视频时，手机的发热量达到最大。在手机发热量最大的时候，容易因手机发热量太大而死机或烧毁硬件，从而降低了手机的使用寿命；而且手机内部的发热量会传递到手机的外壳，以使人们在用手使用手机时，出现烫手等情况，从而降低了人们使用手机的体验。
现有的手机散热方案有内部散热和外置散热两种。内部是通过增加导热率高的散热材料与手机主板相接触，通过热接触传导将局部热点扩散开。但是，由于手机内部的空间小，所以无法产生强迫对流散热，仅仅通过传导散热，散热效果很差。
外置散热有热电制冷、风扇等方式。热电制冷散热效果较好，但目前的技术方案中，没有实现精确控制温度，容易在热电模块冷端与手机接触区域产生凝露现象，而风扇的方式散热效果差，且噪声大，影响用户使用手机玩游戏或者观看视频时的体验。即现有的外置散热具有如下问题：手机采用热电制冷外置进行散热时容易产生凝露现象；热电制冷模块热端散热的风扇组件存在噪声大、体积大的问题。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种用于移动设备的散热装置及其控制方法。本发明通过采用温度控制模块(包括CPU、温度检测模块和数据收集模块)，以及智能控制方法，对热电制冷模块冷端温度实施精确控制。本发明优选地，采用泡沫金属材料替代热电制冷模块热端散热器铝翅片，并取消了风扇组件。
具体地：一种用于移动设备的散热装置的控制方法，所述移动设备包括前显示板和背板，所述散热装置安装在移动设备的背板上，其特征在于：包括如下步骤：
S01：移动设备开始运行或处于运行状态中，打开散热装置的电源；
S02：检测移动设备背板的温度和背板所处环境的相对湿度；如果背板的温度小于第一预设温度，则返回到步骤S02的起始步骤；如果背板的温度大于等于第一预设温度，则进入到下一步骤；
S03：根据环境的温度和湿度计算得出当前环境的露点温度td，检测背板温度tr，根据背板温度tr和露点温度td控制散热装置的运行。
优选地，步骤S03中“根据背板温度tr和露点温度td控制散热装置的运行”的具体方式为：如果tr>td,则散热装置继续运行；
如果tr<＝td时，则散热装置停止运行。
优选地，还包括步骤S04：判断移动设备是否继续使用，如果为是，则返回到步骤S02；如果为否，则关闭散热装置的电源。
优选地，步骤S02中通过马拉斯公式得出露点温度td。
另外本发明提供一种散热装置，其特征在于，所述散热装置采用本发明任一所述的控制方法，所述散热装置包括检测模块，控制模块和散热模块；检测模块用于检测背板的温度和环境湿度，控制模块用于根据背板的温度和环境湿度计算得到露点温度td，并控制散热装置的运行。
优选地，散热模块包括散热盒，所述散热盒包括壳体，壳体内安装有半导体制冷片、散热翅片，半导体制冷片具有冷端和热端，半导体制冷片的冷端可吸收移动设备的背板的热量，半导体制冷片的热端可通过散热翅片将其热端的热量散出。
优选地，半导体制冷片的冷端的一面与降温铝片的一面压紧连接。
优选地，降温铝片的另一面设有导热硅胶片，降温铝片可通过导热硅胶片与背板压紧连接。
优选地，散热盒壳体的一端设有双面胶，通过双面胶可将散热盒粘在背板上或从背板取下。
优选地，所述散热翅片为泡沫金属翅片。
有益效果：
本发明的用于移动设备的散热装置的控制方法及散热装置，本发明通过检测模块检测移动设备的背板的温度和环境湿度，通过控制模块根据温度和环境湿度计算得出露点温度td，根据控制模块控制散热装置的半导体制冷片冷端的温度，从而防止产生凝露现象。本发明优选的采用泡沫金属作为散热材料，取代常用的散热风扇，实现零噪音，并使得散热装置更加紧凑和小型化。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明的散热系统的控制方法原理示意图。
图2本发明的散热系统的结构示意图。
图3本发明的散热系统的控制方法流程示意图。
其中：1-导热硅胶片，2-铝片，3-半导体制冷片，4-温度传感器，5-散热盒，6-湿度传感器，7-散热翅片，8-隔热层，9-壳体，31-冷端，32-热端。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种结构，但这些结构不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一结构与另一结构。因此，下文论述的第一结构可称为第二结构而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。
本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。
下面结合附图1-3对本发明中的具体实施方式的内容进行详细描述：
本发明提出一种基于热电制冷的移动设备(智能手机)散热装置及其控制方法。该散热装置能够根据当前设备所处环境来精确自动控制半导体制冷片3冷端31温度以防止手机背板出现凝露现象，同时在半导体制冷片3的热端32采用泡沫金属作为翅片利用空气自然对流散热以实现零噪声。
如图1所示。由于手机工作时背板温度的升高会加热周围空气，所以散热装置的温度传感器4检测手机背板温度以此作为环境温度。这种做法的好处在于空气的自然流动会带走一部分手机背板的热量，将背板温度作为环境温度所计算出的当前空气露点温度td会高于实际露点温度td，但是高出数值较小，以确保装置不会凝露。同时，检测模块中的湿度传感器6测量当前空气相对湿度，收集到温度湿度两种信号时将其转化成数据传输进(数据处理模块)控制单元(CPU)进行处理计算。通过马拉斯公式：
Figure BDA0002307055050000051
其中a、b为常数a＝7.5,b＝237.3，E0为0℃空气的饱和水蒸汽压力，取611.2Pa，E为t℃空气在相对湿度为F％的水蒸汽压力，所测得手机背板温度为t℃，所测得空气相对湿度为F％，Td为空气在t℃，相对湿度为F％条件下的露点温度td。通过调节电阻阻值改变电流大小，半导体元件冷端31开始制冷使得手机背板温度降到计算得到的露点温度td值。
如图3所示，示意出了本发明的散热装置的控制方法，所述移动设备包括前显示板和背板，所述散热装置安装在移动设备的背板上，包括如下步骤：S01：移动设备开始运行，打开散热装置的电源；
S02：检测移动设备背板的温度和背板所处环境的相对湿度；
S02：如果背板的温度小于第一预设温度，则返回到步骤S01；如果背板的温度大于等于第一预设温度，则进入到下一步骤；
S03：根据环境的温度和湿度计算得出当前环境的露点温度td，检测背板温度tr，根据背板温度tr和露点温度td控制散热装置的运行。
其中，步骤S03中“根据背板温度tr和露点温度td控制散热装置的运行”的具体方式为：如果tr>td,则散热装置继续运行；
如果tr<＝td时，则散热装置的停止运行。
还包括步骤S04：判断移动设备是否继续使用，如果为是，则返回到步骤S02；如果为否，则关闭散热装置的电源。
其中，步骤S02中通过马拉斯公式得出露点温度td。
如图3所示，具体示意出了：
1.手机背板装好散热装置，将散热装置电源开关打开，系统通电同时手机进入运行工况。
2.检测模块包括温度传感器4和湿度传感器6，其中温度传感器4(热敏式温度传感器4)实时监测手机背板温度t(℃)，当t≧第一预设温度如36℃时，将此时的温度数据发送到CPU(数据处理模块)，同时湿度传感器6实施检测当前空气相对湿度F％(手机正常运行的温度区间在0℃-35℃，因此选择36℃作为触发条件)。
3.CPU(数据处理模块)同时接收到t与F％时运行马拉斯公式程序进行计算得出当前环境露点温度td。
4.热电制冷装置包括半导体制冷片3和热敏电阻，通过热敏电阻阻值减小，半导体制冷片3开始工作，手机背板温度开始下降，热敏式温度传感器4实时监测手机背板温度t1。
5.当t1<＝Td时，通过调节电阻阻值大小，使半导体制冷片3冷端31停止工作。根据用户需要：如果用户继续使用手机，该散热装置将继续执行步骤2；如果用户不再使用手机，则需手动关闭系统电源开关，结束工作。
如图2所示，另外本发明提供一种散热装置，所述散热装置采用本发明任一所述的控制方法，所述散热装置包括检测模块，控制模块和散热模块，检测模块用于检测背板的温度和环境湿度，控制模块用于根据背板的温度和环境温度计算得到露点温度td，并控制散热装置的运行。散热模块包括散热盒5，所述散热盒5包括壳体9，壳体9内安装有半导体制冷片3、散热翅片7，半导体制冷片3具有冷端31和热端32，半导体制冷片3的冷端31可吸收移动设备的背板的热量，半导体制冷片3的热端32可通过散热翅片7将其热端32的热量散出。半导体制冷片3的冷端31的一面与降温铝片2的一面压紧连接。
其中，检测模块包括温度传感器4和湿度传感器6，温度传感器4用于检测背板的温度，其位置可根据具体需要设置，只要其能检测到背板的温度即可；湿度传感器6用于检测环境湿度，其位置可根据具体需要设置，虽然图2中示意性示出了所述两个传感器的位置，但其位置可根据具体需体设置，如温度传感器4可设置在散热盒5与背板的接触处等，湿度传感器6设置在散热盒5的外部。
降温铝片2的另一面设有导热硅胶片1，降温铝片2可通过导热硅胶片1与背板压紧连接。散热盒5壳体9的一端设有双面胶，通过双面胶可将散热盒5粘在背板上或从背板取下。所述散热翅片7为泡沫金属翅片，
如图2所示，导热硅胶片1在降温铝片2之上，紧贴手机背板，降温铝片2底部紧贴半导体制冷片3冷端31，用以吸收手机背板产生的热量。热端32紧贴泡沫铝金属翅片，通过空气的自然对流将热量散发出去，冷端31与热端32共同作用实现制冷，同时隔热层8套在泡沫铝金属翅片的外侧，以防止热量传到手握区域，使得热量从手握盲区传出，以免影响用户体验。散热盒5的顶部有双面胶，可以反复粘贴在手机背板。湿度传感器6与CPU(数据处理模块)安装在散热盒5内部，由可充电锂电池为系统供电。
所述泡沫铝金属翅片为本发明重要创新点之一。泡沫金属作为新材料具有比表面积较大，金属骨架的导热系数大的特点。其中根据孔结构分为开孔和闭孔，在开孔泡沫金属中由于孔洞的存在增加了金属骨架与流体的换热面积。泡沫铝金属翅片底端紧贴半导体制冷片3热端32，外侧被隔热层8环绕，通过散热装置外壳与人手握持盲区将热量散发出去，实现零噪声散热。
有益效果：
本发明具有至少以下有益效果：
本发明的用于移动设备的散热装置的控制方法及散热装置，本发明通过检测模块检测移动设备的背板的温度和环境湿度，通过控制模块根据温度和环境湿度计算得出露点温度td，根据控制模块控制散热装置的半导体制冷片3冷端31的温度，从而防止产生凝露现象。本发明优选的采用泡沫金属作为散热材料，取代常用的散热风扇，实现零噪音，并使得散热装置更加紧凑和小型化。
以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (9)

1.一种用于移动设备的散热装置的控制方法，所述移动设备包括前显示板和背板，所述散热装置安装在移动设备的背板上，其特征在于：包括如下步骤：
S01：移动设备开始运行或处于运行状态中，打开散热装置的电源；
S02：检测移动设备背板的温度和背板所处环境的相对湿度；如果背板的温度小于第一预设温度，则返回到步骤S02的起始步骤；如果背板的温度大于等于第一预设温度，则进入到下一步骤；
S03：根据环境的温度和湿度计算得出当前环境的露点温度td，检测背板温度tr，以此作为环境温度，根据背板温度tr和露点温度td控制散热装置的运行；
通过马拉斯公式露点温度td：
Figure FDA0003227679270000011
其中a、b为常数a＝7.5,b＝237.3，E0为0℃空气的饱和水蒸汽压力，取611.2Pa，E为t℃空气在相对湿度为F％的水蒸汽压力，所测得手机背板温度为t℃，所测得空气相对湿度为F％，Td为空气在t℃，相对湿度为F％条件下的露点温度td；通过调节电阻阻值改变电流大小，半导体元件冷端开始制冷使得手机背板温度降到计算得到的露点温度td值；
所述散热装置包括半导体制冷片，根据所述露点温度td值控制所述半导体制冷片的冷端温度。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：步骤S03中“根据背板温度tr和露点温度td控制散热装置的运行”的具体方式为：如果tr>td,则散热装置继续运行；
如果tr<＝td时，则散热装置停止运行。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：在步骤S03后还包括步骤S04：判断移动设备是否继续使用，如果为是，则返回到步骤S02；如果为否，则关闭散热装置的电源。
4.一种散热装置，其特征在于，所述散热装置采用权利要求1-3任一所述的控制方法，所述散热装置包括检测模块，控制模块，散热模块；检测模块用于检测背板的温度和环境湿度，控制模块用于根据背板的温度和环境湿度计算得到露点温度td，并控制散热装置的运行，所述散热模块用于背板温度的散热。
5.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于：散热模块包括散热盒(5)，所述散热盒(5)包括壳体(9)，壳体(9)内安装有半导体制冷片(3)、散热翅片(7)，半导体制冷片(3)具有冷端和热端，半导体制冷片(3)的冷端可吸收移动设备的背板的热量，半导体制冷片(3)的热端可通过散热翅片(7)将其热端的热量散出。
6.根据权利要求5所述的散热装置，其特征在于：半导体制冷片(3)的冷端的一面与降温铝片(2)的一面压紧连接。
7.根据权利要求6所述的散热装置，其特征在于：降温铝片(2)的另一面设有导热硅胶片(1)，降温铝片(2)可通过导热硅胶片(1)与背板压紧连接。
8.根据权利要求7，6任一所述的散热装置，其特征在于：散热盒(5)壳体(9)的一端设有连接胶，通过连接胶可将散热盒(5)粘在背板上。
9.根据权利要求6，7任一所述的散热装置，其特征在于：所述散热翅片(7)为泡沫金属翅片。
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