DE10114639A1

DE10114639A1 - Kühlvorrichtung für elektronische Bauteile

Info

Publication number: DE10114639A1
Application number: DE2001114639
Authority: DE
Inventors: Aloysius Wolf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-03-24
Filing date: 2001-03-24
Publication date: 2002-09-26

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kühlung von Wärme entwickelnden elektronischen Bauteilen, beispielsweise Prozessoren, Speicherbausteinen, Graphik- und Videokarten, in Personalcomputern, bestehend aus einem dem Bauteil zugeordneten und mit Kühlrippen versehenen Kühlkörper und einem am Kühlkörper angebrachten und an eine Gleichstrom-Speiseleitung angeschlossenen Lüfter. DOLLAR A Um die Drehzahl von bereits installierten Lüftern in Abhängigkeit von der entstehenden und der damit verbundenen, abzuführenden Wärmemenge verändern zu können, ist an einer Kühlrippe des Kühlkörpers eine Leiterplatte befestigt und auf der Leiterplatte sind ein temperatursteuerbarer, in die Gleichstrom-Speiseleitung eingesetzter Widerstand und ein nahe der Kühlrippe befindlicher, den Widerstand steuernder Temperaturfühler angeordnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kühlung von Wärme entwickelnden elektronischen Bauteilen, beispielsweise Prozessoren, Speicherbausteinen, Graphik- und Videokarten, in Personalcomputern, bestehend aus einem dem Bauteil zugeordneten und mit Kühlrippen versehenen Kühlkörper und einem am Kühlkörper angebrachten und an eine Gleichstrom-Speiseleitung angeschlosse nen Lüfter.

Personalcomputer sind heute in jedem Büro vorhanden. Aber auch in Haushalten werden Personalcomputer in immer größerer Anzahl eingesetzt. Auch Kinderzimmer sind vielfach mit Personalcompu tern bestückt. In diesen Computern werden Wärme entwickelnde elektronische Bauteile, beispielsweise Prozessoren, Speicherbau steine, Graphik- und Videokarten eingesetzt. Bei diesen elektro nischen Bauteil ist es erforderlich, die entstehende Wärme abzu führen. Dazu ist es bekannt, dem Wärme entwickelnden Bauteil zu nächst einen mit Kühlrippen versehenen Kühlkörper zu zuordnen. Mit zunehmender Arbeitsleistung dieser elektronischen Bauteile reicht jedoch der Kühlkörper mit den Kühlrippen nicht mehr aus, um die entstehende Wärme abzuführen. Dann wird dem Kühlkörper noch ein Lüfter zugeordnet, der vom Netzteil des Personalcompu ters aus mit Gleichstrom mit einer Spannung von 12 Volt versorgt wird. Derartige Lüfter, die einen unterschiedlichen Aufbau be sitzen können und normalerweise eine Leistungsaufnahme von 0,7 bis 5 Watt haben, aber auch die dazugehörenden Kühlkörper, wer den nach nicht genau definierbaren "Daumenregeln" für eine maxi male Wärmeableitung ausgelegt und sind meist in ihrer Kühllei stung überdimensioniert. Dabei hängt die Kühlleistung dieser Lüfter direkt von der Drehzahl ab. Je höher die Drehzahl eines Lüfters ist, um so mehr Wärme kann abgeführt werden. Je höher aber auch die Drehzahl eines Lüfters ist, um so lauter ist das Geräusch des Lüfters. Dieses Geräusch ist bei den eingesetzten und äußerst preisgünstigen Lüftern also auch dann vorhanden, wenn den gekühlten Bauteilen nur wenig Leistung abverlangt wird und die Bauteile sich nicht sonderlich erwärmen. Das von den Lüftern bei hoher Drehzahl erzeugte Geräusch wird jedoch immer als störend angesehen. Es ist zwar grundsätzlich möglich, den zu kühlenden Bauteilen in einem Personalcomputer Lüfter zuzuord nen, die von Haus aus mit einer sich in Abhängigkeit von der ab zuführenden Wärmemenge veränderbaren Drehzahl ausgelegt sind. Eine Erklärung dafür, warum dies bei den handelsüblichen Perso nalcomputern nicht gemacht wird, gibt es allerdings nicht.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich tung zu Kühlung von Wärme entwickelnden elektronischen Bauteil in Personalcomputern aufzuzeigen, die es ermöglicht, die Dreh zahl von bereits installierten Lüftern in Abhängigkeit von der entstehenden und der damit verbundenen, abzuführenden Wärmemenge zu verändern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß an einer Kühlrippe des Kühlkörpers eine Leiterplatte befe stigt ist und daß auf der Leiterplatte ein temperatursteuerba rer, in die Gleichstrom-Speiseleitung eingesetzter Widerstand und ein nahe der Kühlrippe befindlicher, den Widerstand steuern der Temperaturfühler angeordnet sind.

Durch eine solche Ausgestaltung ist es bei geringstem Aufwand bei bereits auf dem Markt befindlichen Personalcomputern mög lich, die Drehzahl des Lüfters um etwa 50% in Abhängigkeit von der Arbeitsleistung der elektronischen Bauteile und der damit verbundenen entstehenden und abzuführenden Wärme zu reduzieren und das entstehende Lüftergeräusch zu verringern. Jeder Perso nalcomputer kann also in einfacher Weise und ohne besondere Werkzeuge mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nachgerüstet werden. Dies kann bereits schon bei der üblichen Montage eines Personalcomputers erfolgen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bringt den Vorteil, daß dann, wenn von dem gekühlten elektroni schen Bauteil nur wenig Leistung benötigt wird und somit wenig Wärme entsteht und abgeführt werden muß, die Drehzahl des Lüf ters reduziert und damit das entstehende Geräusch verringert und der Energieverbrauch gedrosselt wird. Dabei kann fast jeder in einem Personalcomputer verwendete und mit Gleichstrom betriebene Lüfter bei der Montage, vom Verkäufer oder sogar vom Käufer bzw. Anwender ohne großen Aufwand mit einer solchen Vorrichtung aus gerüstet bzw. nachgerüstet werden.

Weitere Merkmale einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in einer Zeichnung darge stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Leiterplatte der Vorrichtung der Fig. 1 mit einem geänderten Aufbau und

Fig. 3 einen Standardadapter

In der Fig. 1 der Zeichnung ist zunächst ein Kühlkörper 1 ge zeigt, wie er auf Wärme entwickelnden elektronischen Bauteilen, beispielsweise einem Prozessor, in einem Personalcomputer ver wendet wird. Dieser Kühlkörper 1 ist an seinem dem Bauteil abge wandten Ende mit mehreren Kühlrippen 2 versehen, auf denen sich ein Lüfter 3 befindet. Dieser Lüfter 3 wird vom Netzteil des Personalcomputers aus über einen Standardadapter 11 (Fig. 3) und ein zweiadriges Kabel 12 mit Stecker 13 mit Gleichstrom von 12 Volt versorgt. An einer Kühlrippe 2 des Kühlkörpers 1 ist über eine Klammer 4 eine Leiterplatte 5 klipsartig befestigt bzw. aufgesteckt. Diese Leiterplatte 5 kann beispielsweise als ge druckte Schaltung ausgebildet sein und besitzt vier Anschluß punkte 6, über die die Leiterplatte 5 in das zweiadrige Kabel 12 eingesetzt bzw. eingelötet werden kann. Der Standardadapter 11 mit dem Kabel 12 und dem Stecker 13 schließt eine Verpolung und damit einen Falschanschluß aus. Auf der Leiterplatte 5 befindet sich ein temperaturgesteuerter, elektronischer Widerstand 7, der von einem Temperaturfühler 8 gesteuert werden kann. Dieser Tem peraturfühler 8 ist so auf der Leiterplatte 5 angeordnet, daß er sich möglichst nahe an der Kühlrippe 2 befindet. Es ist vorteil haft, wenn zwischen der Kühlrippe 2 und der Klammer 4 eine Schicht aus Wärmeleitpaste aufgetragen wird, die einen guten Wärmeübergang von der Kühlrippe 2 auf die Leiterplatte 5 bzw. zu dem Temperaturfühler 8 sicherstellt.

Der temperatursteuerbare elektronische Widerstand 7, der keiner lei Schaltstörungen erzeugt, ist so ausgelegt, daß sein Wider stand über den Temperaturfühler 8 im Bereich von etwa 0,02 Ohm bis etwa 10 Ohm geregelt werden kann. Wird über dem Temperatur fühler 8 nun eine niedrige Temperatur festgestellt, erhöht sich der Widerstand 7 und damit nimmt die Drehzahl des Lüfters 3, aber auch dessen Geräusch, ab. Mit steigender Temperatur wird dann die Größe des Widerstandes 7 heruntergeregelt und die Dreh zahl des Lüfters 3 nimmt zu. Da beim normalen Betrieb eines Com puters die durch einen Kühlkörper 2 und einen Lüfter 3 gekühlten elektronischen Bauteile nur wenig Wärme abgeben, ist in diesen Fällen ein langsamer Lauf des Lüfters 3 sichergestellt, der ne ben einer Geräuschminderung auch eine Verringerung des Stromver brauchs mit sich bringt.

In der Praxis ist nun nicht auszuschließen, daß ein derartiger temperaturgeregelter, elektronischer Widerstand 7 ausfällt. Dies würde dann zwangsläufig auch einen Ausfall des Lüfters 3 mit sich bringen, was zu einer zu hohen Erwärmung des elektronischen Bauteiles und damit zu dessen Zerstörung führen könnte. Um dies auszuschließen, ist auf der Leiterplatte 5 gemäß der Fig. 2 ein weiterer Widerstand 9 vorgesehen, der parallel zum Widerstand 7 in der Speiseleitung angeordnet ist. Über diesen Widerstand 9, der bei 40 Ohm bis 150 Ohm, meist jedoch bei 60 Ohm liegt, ist sichergestellt, daß beim Ausfall des Widerstandes 7 ein Betrieb des Lüfters 3 und damit eine ausreichende Kühlung sichergestellt ist. Fallen jedoch beide Widerstände 7, 9 aus, dreht sich der Lüfter 3 nicht mehr. Dies ist aber auch dann der Fall, wenn der Lüfter 3 defekt ist. Ein defekter Lüfter 3 bzw. ein Ausfall der selben sollte möglichst an einem Personalcomputer durch eine Kontrollampe oder durch die Software angezeigt werden können.

Im Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2 befindet sich auf der Leiterplatte 5 zusätzlich noch ein Einstellregler 10, der dem temperaturgesteuerten Widerstand 7 zugeordnet ist und mit dem die Grunddrehzahl des Lüfters 3 je nach der benötigten Lei stungsaufnahme und der Leistungsklasse des Lüfters 3 eingestellt werden kann.

Claims

1. Vorrichtung zur Kühlung von Wärme entwickelnden elektroni schen Bauteilen, beispielsweise Prozessoren, Speicherbau steinen, Graphik- und Videokarten, in Personalcomputern, be stehend aus einem dem Bauteil zugeordneten und mit Kühlrippen versehenen Kühlkörper und einem am Kühlkörper angebrachten und an eine Gleichstrom-Speiseleitung angeschlossenen Lüf ter, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Kühlrippe (2) des Kühlkörpers (1) eine Leiter platte (5) aufsteckbar befestigt ist und daß auf der Leiter platte (5) ein temperatursteuerbarer, in die Gleichstrom- Speiseleitung eingesetzter Widerstand (7) und ein nahe der Kühlrippe (2) befindlicher, den Widerstand (7) steuernder Temperaturfühler (8) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem temperatursteuerbaren Widerstand (7) ein weiterer Widerstand (9) auf der Leiterplatte (5) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Leiterplatte (5) ein dem temperatursteuerbaren Widerstand (7) zugeordneter Einstellregler (10) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach mindestens einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (5) über eine Klammer (4) steckbar an der Kühlrippe (2) befestigt ist.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Klammer (4) an der Leiterplatte (5) und der Kühlrippe (2) eine Schicht aus einer Wärmeleitpaste aufge bracht ist.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (5) in die Stromversorgungsleitung (12) für den Lüfter (3) eines handelsüblichen Spannungsadapters (11) eingeschleift ist.