CN1902753A - 用于电子部件的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于电子部件的冷却系统。所述冷却系统包括放置在所述电子部件的多个不同区域上的多个热电元件。所述冷却系统具有连接到所述热电元件的多个导体，以向所述热电元件提供电流，从而使所述热电元件将热从相应的区域泵离。所述冷却系统具有连接到所述导体的控制装置，以基于在所述不同区域生成的热，相对于彼此来控制向所述热电元件提供的电流。

Description

用于电子部件的冷却系统
发明背景
1)发明领域
本发明一般涉及计算机子组件(subassembly)，并且更具体地，涉及用于计算机子组件的电子部件(electronic component)的冷却系统。
2)现有技术讨论
当半导体器件(例如处理器)在较高的数据率和较高的频率下持续地运行时，它们一般消耗较大的电流并且产生较多的热。
传统上，热散器(heat spreader)、散热器(heat sink)和风扇已经被提供给计算机的处理器。这些设备在处理器的整个面积上冷却它。半导体器件(例如处理器)不是均匀地生成热，从而在某些区域产生热点。不得不限制向该处理器提供的功率，从而才不会出现温度高于预定温度的热点(hot spot)。如果能够降低这些热点的温度，则能够向整个处理器提供更多的功率。
附图简要说明
本发明以参考附图的实施例的方式来进行描述，其中：
图1是根据本发明实施方案的计算机子组件的平面视图，所述的计算机子组件具有允许对所述子组件的处理器的多个单独的区域进行冷却的冷却系统；
图2是所述计算机子组件部件的侧视图；
图3是根据本发明的另一个实施方案的计算机子组件的平面视图，所述的计算机子组件具有带监视和反馈电路的冷却系统，所述的监视和反馈电路探测控制区功率控制模块(zone-power control module)的中央功率控制模块(central power control module)上的多个单独区域的温度；
图4是根据本发明再一个实施方案的计算机子组件的部件的侧视图，其中监视和反馈电路探测与提供给处理器的功率有关的数据，并且所述的处理器功率数据被用来控制所述处理器的冷却；以及
图5是示出所述计算机子组件更多部件的框图。
具体实施方式
附图中的图1示出了根据本发明实施方案的计算机子组件10，所述计算机子组件10包括以处理器12为形式的电子部件以及冷却系统14。冷却系统14包括系统电源16，多个n型热电元件18，多个p型热电元件20，多个导体22，多个温度传感器24，以及控制装置26。
处理器12可以被分成行和列，其中，在相应的多个行和多个列的相交定义了区域28的阵列。处理器12具有形成的集成电路，所述集成电路在运行时生成热。在某些区域28内由处理器12生成的热会比另一些区域内由处理器12生成的热多，并且会随时间变化。在所述区域28中的一个区域(area)内处理器12的温度高于所述区域28中其他区域时，就可能生成热点30。
多个热电元件18和20位于每个相应的区域28上。特定区域28上的热电元件18和20彼此串联连接。当电流传过热电元件18和20相应的串联连接时，所述电流在从纸面向外的方向上传过n型热电元件18中的每一个，并且在进入纸面的方向上传过p型热电元件20中的每一个。然后，n型和p型热电元件18和20都在从纸面向外的方向上泵送热，如将被本领域技术人员普遍理解的那样。
特定区域28上的热电元件集18和20用导体22中的两个连接到系统电源16。所述导体22中的一个对特定区域28的热电元件18和20中的第一个提供功率。另一个导体22将所述特定区域28的热电元件18和20中的最后一个连接到地线或者由系统电源16提供的参考电压。
温度传感器24位于热电元件18和20之间。每个温度传感器24被大致定位在相应的一个区域28的中心，并且被位于相应区域28上的热电元件18和20包围。具有相等数量的区域28和温度传感器24，使得每个温度传感器24位于相应的一个区域28的中心。
控制装置26包括多个温度调节器32。每个温度调节器32位于相应的一个导体22中，所述导体22向相应区域28上的热电元件18和20提供功率。因此，区域28和温度调节器32数量相等。温度传感器24中的每一个被连接到相应的一个温度调节器32。相应的温度调节器32在温度传感器24检测到的温度高于预定温度时为闭路，并且在所述温度低于预定温度时被切换为断开。
在使用中，处理器12被运行并且会在处理器12的温度高于预定温度的区域28产生热点30，而别的区域28的温度低于所述预定温度。位于具有热点30的区域28上的温度传感器24将探测到温度高于所述预定温度，并且切换与它连接的温度调节器32，从而电流通过导体22中的一个传到位于具有热点30的区域28上的热电元件18和20的串联连接。因为电流流经位于热点30上的热电元件18和20，所以热电元件18和20会将热从热点30驱离。没有电流会流经低于预定温度的区域28上的热电元件18和20。因此，只有具有热点30的区域28被冷却组件14冷却。优点是节省了功率，并且从一个区域28到下一个区域28，能够更均匀地保持处理器12的温度。
如图2所示，冷却系统14可以包括绝缘陶瓷板36和38。热电元件18和20被安装在陶瓷板36和38之间。这样，最终位于所有区域28上的热电元件18和20被定位在一个封装中。在被安装为在处理器12顶上的单元之前，所述封装，包括所有热电元件18和20，可以被处理和运输。温度传感器24全部被附着到陶瓷板36，与陶瓷板36一起运输，并且陶瓷板36最终相对于处理器12来定位。所述方法仍然允许通过对热电元件18和20的传导并且从陶瓷板38的上表面离开，来将热从处理器12去除。
图3示出了根据本发明另一个实施方案的计算机子组件110，所述计算机子组件110具有监视和反馈电路112，以及包括中央功率控制模块116和分离的区功率控制模块118的控制装置114。图3的计算机子组件110类似于图1的计算机子组件10，并且同样的参考标号指示同样的部件。
所述监视和反馈电路112被连接到所有的温度传感器24，并且可以监视由温度传感器24检测到的温度。中央功率控制模块116被连接到监视和反馈电路112。中央功率控制模块116被连接到区功率控制模块118，并且可以单独地控制由区(zone)电流控制模块118提供的电流。中央功率控制模块116可以具有以储存在其上的软件为形式的智能，在控制由区功率控制模块118提供的功率时，所述智能能够提供额外的灵巧性。例如，由区功率控制模块118提供的功率可以被逐渐地增大或者减小，与图1中温度调节器32的开/关功能形成对比。
图4示出了再一个实施方案，其中功率监视电路120被提供来探测向处理器12提供的功率。监视和反馈电路112被连接到功率监视电路120。由监视和反馈电路112探测到的数据被提供给中央功率控制模块116。中央功率控制模块116可以使用所述提供给处理器12的功率数据。然后，所述数据可以被用来控制向单个热电元件集提供的功率，从而提高或者降低冷却组件14的冷却能力。
附图中的图5示出了计算机子组件10更多的部件。计算机子组件10还包括总线1112，所述总线1112已经连接到处理器12、缓存存储器1116、主存储器1118、软盘驱动器1120、致密盘只读存储(CD-ROM)驱动器1122、硬盘驱动器1123、具有带显示区域的屏的监视器1124、键盘1126和鼠标1128。以程序形式的指令表可以被储存在，例如，致密盘上，并且可以装载在CD-ROM驱动器1122中。所述程序的指令可以被加载到缓存存储器1116和主存储器1118中，而更多的所述指令可以驻留在致密盘上以及在硬驱动器的硬盘上。可以使用软盘驱动器1120或者硬盘驱动器1123，而不是CD-ROM驱动器1122，将指令加载到计算机系统10。所述指令可以被处理器12以逻辑形式来读，所述方式确保所述程序的正确执行。用户可以利用鼠标1128或者键盘1126来进行交互。相应的信号可以通过鼠标1128或者键盘1126来生成。所述信号通过总线1112来传送，并且最终到达处理器12，所述处理器12响应于所述信号来修改所述程序的执行。处理器12执行所述程序导致控制如何将储存在主存储器1118、缓存存储器1116、硬盘驱动器1123或者CD-ROM驱动器1122中的信息显示在监视器1124的显示区域上。
尽管已经描述并且在附图中示出了某些示例性的实施方案，但应该理解，这样的实施方案对本发明仅仅是说明性的，而不是限制性的，而且本发明不受限于所示出和描述的具体构造和布局，因为本领域普通技术人员可以进行多种修改。

Claims (20)

1.一种用于电子部件的冷却系统，包括：
多个热电元件，所述多个热电元件放置在所述电子部件的多个不同区域上；
多个导体，所述多个导体被连接到所述热电元件，以向所述热电元件提供电流，从而使所述热电元件将热从所述相应的区域泵离；以及
控制装置，所述控制装置被连接到所述导体，以基于在所述不同区域生成的热，相对于彼此来控制向所述热电元件提供的电流。
2.如权利要求1所述的冷却系统，还包括：
多个传感器，所述控制装置从所述传感器接收指示所述不同区域生成的热的变量。
3.如权利要求2所述的冷却装置，其中所述传感器是温度传感器。
4.如权利要求2所述的冷却装置，其中所述传感器是测量给所述电子元件的功率的功率传感器。
5.如权利要求1所述的冷却装置，其中所述控制装置包括多个温度调节器，取决于所述相应区域的温度是高于还是低于预定的设置点，所述多个温度调节器分别将到所述相应的热电元件的电流切换成关或者开。
6.如权利要求1所述的冷却系统，其中所述控制装置包括中央功率控制模块和多个区功率控制模块，所述多个区功率控制模块在所述功率控制模块的控制下向所述热电元件提供单独的电流。
7.如权利要求2所述的冷却系统，其中对于相应的一个所述区域和相应的一个热电元件而言，具有相应的一个所述传感器，其中到所述相应区域的所述相应热电元件的电流被单独地控制。
8.如权利要求6所述的冷却系统，其中每个区域上的所述热电元件包括串联连接的交替的p和n型热电元件。
9.如权利要求1所述的冷却系统，其中所述区域具有在x和y方向上彼此间隔的中心点。
10.如权利要求9所述的冷却系统，其中所述中心点形成阵列。
11.如权利要求10所述的冷却系统，其中对于相应的一个所述区域和相应的一个所述热电元件而言，具有相应的一个所述传感器，其中到所述相应区域的所述相应热电元件的电流被单独地控制。
12.如权利要求11所述的冷却系统，其中每个传感器被相应阵列的热电元件包围。
13.一种计算机子组件，包括：
电子部件，所述电子部件在运行时生成热；
多个热电元件，所述多个热电元件被放置在所述电子部件的多个不同区域上；
多个导体，所述多个导体被连接到所述热电元件，以向所述热电元件提供电流，从而使所述热电元件将热从所述相应的区域驱离；以及
控制装置，所述控制装置被连接到所述导体，以基于在所述不同区域生成的热，相对于彼此来控制向所述热电元件提供的电流。
14.如权利要求13所述的计算机子组件，其中所述电子部件是处理器，所述计算机子组件还包括连接到所述处理器的存储器和输入/输出设备。
15.如权利要求13所述的计算机子组件，还包括：
多个传感器，所述控制装置从所述传感器接收指示所述不同区域生成的热的变量。
16.一种冷却电子部件的方法，包括：
向放置在电子部件的多个不同区域上的多个热电元件提供电流，从而使所述热电元件将热从所述相应的区域泵离；以及
基于在所述不同区域生成的热，相对于彼此来控制向所述热电元件提供的电流。
17.如权利要求16所述的方法，还包括：
检测指示所述不同区域生成的热的多个变量，基于所述变量来控制所述电流。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述变量是温度测量结果。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述变量是测得的给所述电子部件的功率。
20.如权利要求16所述的方法，其中在每个区域上的所述热电元件包括串联连接的交替的p和n型热电元件。
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