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Hintergrund
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Stromversorgung bzw. ein Netzteil.
Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung eine Stromversorgung
mit Kühlfunktion.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Stromquellen
von elektronischen Geräten werden
allgemein von einem Kraftwerk bzw. Aggregat zu einer Steckdose übertragen,
mit der eine Stromversorgung verbunden ist. Die Stromversorgung
gleichrichtet, transformiert und filtert Wechselstrom und stellt
ihn dann Geräten
bereit. Besonders in einem Computersystem versorgt eine Stromversorgung
verschiedene Geräte
gleichzeitig mit Strom für
den Betrieb. Eine Stromversorgung ist typischerweise nahe der zentralen
Prozessoreinheit (CPU) in einem Computer angeordnet, in dem die
CPU unabhängig
arbeitet und keine Zusammenarbeit mit der Stromversorgung aufweist.
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Die
zentrale Prozessoreinheit ist allgemein mit einem Wärme ableitenden
Gerät ausgestattet, wie
zum Beispiel einem CPU-Lüfter,
um die Vorrichtungen in dem Computer vor einem Ausfall bzw. einer Fehlfunktion
wegen einer hohen Temperatur zu bewahren, die durch die Wärme verursacht
wird, die während
des Betriebs der CPU erzeugt wird. Der CPU-Lüfter saugt Luft aus dem Innern
des Computersystems, um die CPU zu kühlen. Die Kühleffektivität hängt von
der Temperatur der Luft ab: je niedriger die Temperatur, desto besser
die Kühlung.
Also weist die Luft im Innern, die durch einen CPU-Lüfter umgewälzt wird
und durch die in dem Computersystem arbeitenden Vorrichtungen erwärmt wird
und allgemein viel wärmer
ist als die Außenluft
mit Raumtemperatur, eine beschränkte
Effektivität
beim Kühlen
einer CPU auf.
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Zusammenfassung
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stromversorgung
mit einer Kühlfunktion
bereitzustellen, um gleichzeitig Strom bereitzustellen und zu kühlen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stromversorgung
mit einer Kühlfunktion
bereitzustellen, um eine Kühleffizienz
für eine CPU
in einem Computersystem zu steigern.
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Gemäß dem Vorstehenden
und anderen Aufgaben der vorliegenden Erfindung, wird eine Stromversorgung
mit einer Kühlfunktion
bereitgestellt. Die Stromversorgung mit einer Kühlfunktion beinhaltet ein Stromversorgungsgehäuse, ein
thermoelektrisches Kühlmodul
und ein Wärmeableitungselement
der Kälteseite.
Das thermoelektrische Kühlmodul,
das an eine Öffnung
in einer Installationsoberfläche
des Stromversorgungsgehäuses
angeordnet ist, weist eine Kälteseite
auf, dem Äußeren des
Stromversorgungsgehäuses
zugewandt, und eine Wärmeseite,
dem Inneren des Stromversorgungsgehäuses zugewandt. Das Wärmeableitungselement
der Kälteseite,
das mit der Kälteseite
verbunden ist, erstreckt sich aus dem Stromversorgungsgehäuse, um
Wärme mit
der Außenluft
außerhalb
des Stromversorgungsgehäuses
auszutauschen, um die Temperatur der Außenluft zu senken.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beinhaltet die Stromversorgung weiter eine
Wärmeeingrenzungskammer
mit einer ersten Durchgangsöffnung
und einer zweiten Durchgangsöffnung.
Die Stromversorgung beinhaltet weiter eine äußere Öffnung, die mit der ersten
Durchgangsöffnung
verbunden ist, und eine innere Öffnung,
die mit der zweiten Durchgangsöffnung
verbunden ist. Es ist auch ein Lüfter
zwischen der ersten Durchgangsöffnung
und der zweiten Durchgangsöffnung
installiert, um Wärme
zu leiten, die sich um die Wärmeseite
und dem Äußeren des
Gehäuses
angesammelt hat.
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Die
Stromversorgung schließt
weiter ein Temperatursteuermodul, um Temperaturdaten zu überwachen,
um eine Stromquelle eines Lüfters
einzustellen, so dass eine Lüftergeschwindigkeit
angemessen gesteuert werden kann, und ein Feuchtigkeitssteuermodul
ein, um Feuchtigkeitsdaten zu überwachen,
um eine Stromquelle eines thermoelektrischen Kühlmoduls einzustellen, so dass
eine Ausgangsleistung des thermoelektrischen Kühlmoduls angemessen gesteuert
werden kann.
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Schließlich stellt
die Stromversorgung der Erfindung eine Zusatzfunktion zur Temperatursenkung
in einem System während
des Betriebs durch Integration eines thermoelektrischen Kühlmoduls
bereit, besonders für
am meisten vorhandene Computersysteme, bei denen der Installationsort
der Stromversorgung standardisiert ist. Die vorliegende Erfindung
nutzt die standardisierte Anordnung der Stromversorgung, um einem
CPU-Lüfter
zu ermöglichen, wärmegetauschte
Luft niedrigerer Temperatur anzusaugen, so dass die Kühleffizienz
für die
CPU erhöht wird.
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Es
soll so verstanden werden, dass sowohl die vorstehende allgemeine
Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft sind
und dafür
gedacht sind, weitere Erläuterungen der
Erfindung wie beansprucht bereitzustellen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Diese
und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden mit Bezug auf die folgende Beschreibung, angefügten Ansprüche und
beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden, wobei
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1A eine
Einzelteilansicht einer Stromversorgung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist,
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1B eine
schematische Draufsicht eines Teils einer Stromversorgung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist,
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2A ein
Strukturbild eines Temperatursteuersystems gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist,
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2B ein
Strukturbild eines Feuchtigkeitsteuersystems gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist,
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3 eine
schematische Ansicht des Einsetzens der Stromversorgung in ein Computersystem
ist,
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4A eine
schematische Ansicht eines Wärmeableitungselements
der Kälteseite
gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist und
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4B eine
schematische Ansicht eines anderen Aspekts des Wärmeableitungselements der Kälteseite
in 4A ist.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
vorliegende Erfindung offenbart eine Stromversorgung mit einer Kühlfunktion,
die nicht nur Strom bereitstellt, sondern auch eine Luft eines Systems
kühlt.
Jetzt wird detailliert Bezug auf die vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung genommen, deren Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen
veranschaulicht sind. Wo es immer möglich ist, werden die gleichen
Bezugszeichen in den Zeichnungen und in der Beschreibung verwendet,
um sich auf gleiche oder ähnliche
Teile zu beziehen.
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1A ist
eine Einzelteilansicht einer Stromversorgung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 1B ist eine
schematische Draufsicht eines Teils einer Stromversorgung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Bezogen
auf 1A und 1B beinhaltet eine
Stromversorgung mit Kühlfunktion
ein Stromversorgungsgehäuse 100,
ein thermoelektrisches Kühlmodul 120 und
ein Wärmeableitungselement 130 der Kälteseite.
Das Stromversorgungsgehäuse 100 weist eine Öffnung 106 in
der Installationsoberfläche
auf, an der das thermoelektrische Kühlmodul 120 angeordnet
ist. Das thermoelektrische Kühlmodul 120 beinhaltet
eine Wärmeseite 124,
die sich in das Innere des Stromversorgungsgehäuses 100 erstreckt
und eine Kälteseite 122,
die mit dem Wärmeableitungselement 130 der
Kälteseite
verbunden ist. Das Wärmeableitungselement 130 der
Kälteseite
erstreckt sich aus der Stromversorgung 100, um an der Kälteseite 122 Wärme auszutauschen.
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In
der Ausführungsform
beinhaltet eine Stromversorgung mit Kühlfunktion ein Stromversorgungsgehäuse 100,
eine Stromversorgungseinheit 110 und eine Wärmeeingrenzungskammer 140.
Das Stromversorgungsgehäuse 100 beinhaltet
eine erste Abdeckung 100a und eine zweite Abdeckung 100b, aufweisend
eine erste äußere Öffnung 102a,
eine zweite äußere Öffnung 102b und
eine innere Öffnung 104,
wobei die zweite äußere Öffnung 102b eine Netzstruktur
aufweist. Die Stromversorgungseinheit 110, die in dem Stromversorgungsgehäuse 100 angeordnet
ist, beinhaltet einen Versorgungslüfter 114 und ein Schaltungsmodul 112,
auf dem der Versorgungslüfter 114 installiert
ist, zum Beispiel auf der Kante von Stromversorgungseinheit 110 und
benachbart zu oder vorstehend von der ersten äußeren Öffnung 102a ist. Der
Stromversorgungsschalter 174 bestimmt den Start der Stromversorgung
und/oder des Versorgungslüfters 114.
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Die
Wärmeeingrenzungskammer 140 weist einen
Wärmedurchgang 144,
eine erste Durchgangsöffnung 144a und
eine zweite Durchgangsöffnung 144b auf.
Die erste Durchgangsöffnung 144a und
die zweite Durchgangsöffnung 144b sind
jeweils an einer der beiden Enden der Wärmeeingrenzungskammer 140 und
sind benachbart zu oder vorstehend von der zweiten äußeren Öffnung 102b bzw.
der inneren Öffnung 104.
Eine Installationsoberfläche 108 der
ersten Abdeckung 100a weist eine Öffnung in einer Installationsoberfläche 106 auf,
an der das thermoelektrische Kühlmodul 120 angeordnet
ist. Eine Kälteseite 122 des
thermoelektrischen Kühlmoduls 120 ist
mit einem Wärmeableitungselement 130 der
Kälteseite verbunden;
bevorzugt beinhaltet das Wärmeableitungselement 130 der
Kälteseite
mindestens eine konkave Struktur 132 und einen Vorsprung,
wobei Kälteenergie
(cold energy) angesammelt wird.
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Eine
Wärmeseite 124 des
thermoelektrischen Kühlmoduls 120 ist
ferner mit einem Kühlkörper 136 der
Wärmeseite
verbunden, wobei sie sich in das Innere des Stromversorgungsgehäuses 100 erstreckt.
Weiter ist eine Kammerseitenwand 142 der Wärmeeingrenzungskammer 140 mit
einer Verbindungsseitenwand 146 verbunden, so dass der
Kühlkörper 136 der
Wärmeseite
eingefasst ist und Wärme in
dem Wärmedurchgang 144 geleitet
wird, wobei Wärme
reduziert oder sogar abgehalten wird, sich zur Stromversorgungseinheit 110 auszubreiten.
Bevorzugt sind die Verbindungsseitenwand 146 und/oder die
Kammerseitenwand 142 aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt.
Eine Aluminiumfolie 148 kann innen an der Wärmeeingrenzungskammer 140 zur
Reduzierung von Wärmestrahlung
angebracht sein.
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Ein
erster Lüfter 150a und
ein zweiter Lüfter 150b sind
an beiden Öffnungen 144a und 144b an beiden
Enden der Wärmeeingrenzungskammer 140 angeordnet,
wobei der erste Lüfter 150a an
der ersten Durchgangsöffnung 144a angeordnet
ist und der zweite Lüfter 150b an
der zweiten Durchgangsöffnung 144b angeordnet
ist. Der zweite Lüfter 150b saugt
Luft von einem Computersystem zu dem Wärmedurchgang 144 und
hilft auch, die Luft in den Wärmedurchgang 144 zu
dem ersten Lüfter 150a zu zwingen,
und dann leitet der erste Lüfter 150a die Luft
aus dem System.
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Die
Stromversorgung beinhaltet weiter einen Schalter 176 eines
thermoelektrischen Kühlmoduls, der
den Start und das Ende des thermoelektrischen Kühlmoduls 120 steuert.
Der Schalter 176 eines thermoelektrischen Kühlmoduls
ist auch mit einer Beleuchtungsvorrichtung 180 durch eine
Schaltung verbunden. Wenn der Schalter 176 eines thermoelektrischen
Kühlmoduls
angeschaltet ist, ist auch die Schaltung aktiv und die Beleuchtungsvorrichtung 180 leuchtet,
um Benutzern auf die Ingangsetzung des thermoelektrischen Kühlmoduls 120 hinzuweisen.
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Wenn
die Stromversorgung in einem elektronischen System installiert ist,
sind die äußeren Öffnungen 102a und 102b einer äußeren Umgebung
zugewandt und die innere Öffnung 104 ist
dem Innern des Systems zugewandt. In einem Computersystem ist die
Installationsoberfläche 108 nahe
einer CPU.
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Die 2A und 2B sind
Strukturbilder eines Temperatursteuersystems und eines Feuchtigkeitsteuersystems
gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Stromversorgung schließt weiter
ein Temperatursteuermodul 210a und ein Feuchtigkeitssteuermodul 210b ein,
um ein Temperatursteuersystem und ein Feuchtigkeitsteuersystem zu
bilden. Das Temperatursteuermodul 210a überwacht eine Umgebungstemperatur
und steuert eine Stromquelle 230a eines Lüfters; zum
Beispiel können
verschiedene Temperaturstufen eingestellt werden, um verschiedenen
Lüftergeschwindigkeiten
zu entsprechen, um ein Geräusch
von dem Lüfter 240a zu
steuern.
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In
der Ausführungsform
beinhaltet das Temperatursteuermodul 210a einen Temperatursensor 212a zum
Messen der Umgebungstemperaturdaten und einen Temperaturregler 214a.
Wie in 1B gezeigt ist der Temperatursensor 170b nahe
oder auf dem Kühlkörper der
Wärmeseite
angeordnet. Der Temperatursensor 212a überträgt Temperaturdaten zu dem Temperaturregler 214a und
dann stellt der Temperaturregler 214a Versorgung mit Strom
von der Stromquelle 230a des Lüfters gemäß den Temperaturdaten ein,
wie zum Beispiel durch Steigern oder Senken der Stromstärke oder
Spannung, um eine Lüftergeschwindigkeit
des Lüfters 240a zu
steuern. Besonders ist der Lüfter
der erste Lüfter 150a oder der
zweite Lüfter 150b in 1A.
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Das
Feuchtigkeitssteuermodul 210b überwacht eine Umgebungsfeuchtigkeit
in dem System, wie zum Beispiel eine relative Feuchtigkeit. Wenn
die relative Feuchtigkeit 100 % erreicht, bildet sich Tau bzw. Kondenswasser
und eine höhere
relative Feuchtigkeit entspricht einer höheren Taupunkttemperatur. Daher
ist das Feuchtigkeitssteuermodul 210b zur Einstellung einer
Versorgung mit Strom von der Stromquelle 230b des thermoelektrischen
Kühlmoduls
eingerichtet. Bei Feststellung einer Feuchtigkeit, die höher ist,
als ein vorbestimmter Wert, stellt das Feuchtigkeitssteuermodul 210b die
Stromquelle 230b des thermoelektrischen Kühlmoduls
ein, um eine Ausgangsleistung des thermoelektrischen Kühlmoduls 240b zu
erniedrigen, so dass die Temperatur in dem System von dem Erreichen
der Taupunkttemperatur abgehalten wird.
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In
der Ausführungsform
beinhaltet das Feuchtigkeitssteuermodul 210b einen Feuchtigkeitssensor 212b und
einen Feuchtigkeitsregler 214b. Der Feuchtigkeitssensor 212b misst
die Feuchtigkeitsdaten der Umgebung. Bevorzugt ist, wie in 1B gezeigt,
ein Feuchtigkeitssensor 170a in einem Zwischenraum 160 angeordnet,
der durch das Wärmeableitungselement 130 der
Kälteseite
und der ersten Abdeckung 100a gebildet ist; zum Beispiel kann
der Feuchtigkeitssensor 170a an der ersten Abdeckung 100a oder
an dem Wärmeableitungselement 130 der
Kälteseite
angebracht sein, das allgemein durch seine strukturelle Einzigartigkeit
eine niedrigere Temperatur macht. Der Feuchtigkeitsregler 214b empfängt und
verwendet die Feuchtigkeitsdaten der Umgebung, um die Versorgung
mit Strom von der Stromquelle 230b des thermoelektrischen Kühlmoduls
einzustellen, so dass die Ausgangsleistung des thermoelektrischen
Kühlmoduls 240b angemessen
verändert
werden kann.
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Die
Stromquelle des thermoelektrischen Kühlmoduls und die Stromquelle
des Lüfters
oben können
von der Stromversorgungseinheit oder von individuellen Stromquellen
angetrieben werden, und es kann bekannt sein und vom Fachmann ohne Schwierigkeit
ausgeführt
werden. Weiter sind in der Ausführungsform
das Feuchtigkeitssteuermodul und das Temperatursteuermodul in eine
Steuerungsschaltplatte 170 integriert (gezeigt in 1A).
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Bezogen
auf 3, die eine schematische Ansicht des Einsetzens
der Stromversorgung der vorliegenden Erfindung in ein Computersystem
veranschaulicht. Wenn eine Stromversorgung der vorliegenden Erfindung
in ein Computersystem installiert ist, wie zum Beispiel ein Desktop-Computersystem, ist
die Stromversorgung 310 an einem oberen Teil eines Gehäuses 300 angeordnet
und ausgerichtet, so dass eine Seite mit dem Wärmeableitungselement 314 der
Kälteseite
einem CPU-Lüfter 330 zugewandt ist
(in der Figur ist es über
dem CPU-Lüfter 330).
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Wenn
das thermoelektrische Kühlmodul 312 arbeitet,
senkt die Kälteseite
eine umgebende Temperatur und das Wärmeableitungselement 314 der Kälteseite
fördert
einen Wärmeaustausch
mit einer Luft 340 des Systems in der Nähe. Daher saugt der CPU-Lüfter 330,
der auf einer Hauptplatte 320 installiert ist, die Luft 340 des
Systems, von der ein Teil von einer Wärmeaustausch- und Niedrigtemperatur-Luft, die
die Kälteseite
umgibt, kommt, und damit wird die Auswirkung auf ein Kühlen der
CPU verbessert.
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4A veranschaulicht
eine schematische Ansicht eines Wärmeableitungselements der Kälteseite
gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Wärmeableitungselement der Kälteseite,
die sich erweitert einem CPU 470 nähert, beinhaltet ein Grundelement 402,
ein Verbindungsstück 404 und
einen Wärmeableitungskörper 406.
Das Grundelement 402 ist mit der Kälteseite 422 eines
thermoelektrischen Kühlmoduls 420 verbunden
und das Verbindungsstück 404 ist
mit dem Grundelement 402 verbunden. Bevorzugt ist das Verbindungsstück 404 ist
mit dem Grundelement 402 drehbar verbunden, so dass eine
Drehung in eine erste Drehrichtung 412 durch einen Tuner
ermöglicht
ist. Der Wärmeableitungskörper 406 ist
mit dem Verbindungsstück 404 verbunden
und zu dem Verbindungsstück 404 in
einer zweiten Drehrichtung 414 drehbeweglich.
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Ferner
bildet ein Ende 406a des Wärmeableitungskörpers 406 eine
Struktur mit einem Durchgangsloch 430 zur Verbesserung
des Wärmeaustauschs.
Das Wärmeableitungselement
der Kälteseite
ist aus einem Wärme
leitenden Material hergestellt, und bevorzugt sind Oberflächen des
Grundelements 402, das Verbindungsstück 404 und ein Abschnitt
des Wärmeableitungskörpers 406 mit
wärmeisolierendem
Lederlack bzw. Lederfarbe zur Wärmeisolierung
und Kälteenergieableitung
beschichtet, die an dem Ende 406a auftritt. Die Kälteenergie
von der Kälteseite 422 wird
durch das Grundelement 402 und das Verbindungsstück 404 und
eventuell zu dem Wärmeableitungskörper 406 übertragen,
was ein Weg ist, mehr gekühlte
Luft des Systems zu der CPU 470 zu verteilen, um zu helfen
sie zu kühlen.
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4B eine
schematische Ansicht eines anderen Aspekts des Wärmeableitungselements der Kälteseite
in 4A ist. Gemäß der Ausführungsform
in 4A ist der andere Aspekt des Wärmeableitungselements der Kälteseite,
dass der Wärmeableitungskörper 406 mit
einem CPU-Kühlkörper 472 für die CPU 470 verbunden
ist. Zum Beispiel kann das Ende 406a in dem CPU-Kühlkörper 472 eingefügt sein,
so dass Kälteenergie
direkt zu dem CPU-Kühlkörper 472 übertragen
wird und effizient dazu verwendet wird, den CPU-Kühlkörper 472 zu kühlen, was
auch die Kühlung
der CPU 470 verbessert. Das Ende 406a ist aus
Wärme leitendem
Material hergestellt und kann zur einfacheren Erweiterung von einer
Originaldrahtart umwickelt sein. Kupferdrähte oder Aluminiumdrähte können gewählt werden,
um mit einem wärmeisolierenden
elastischem Material umwickelt zu werden, und von dem ein Teil offen
in den CPU-Kühlkörper 472 eingefügt ist.
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Die
vorliegende Erfindung weist den folgenden Vorteil auf. Die vorliegende
Erfindung schließt ein
thermoelektrisches Kühlmodul
in einer Stromversorgung ein und stellt eine Funktion zum Kühlen von Luft
eines Systems während
des Betriebs eines Computersystems bereit, so dass der CPU-Lüfter eine
Niedrigtemperaturluft ansaugt, um die CPU zu kühlen. Konsequenterweise wird
die Wärmeableitungseffizienz
erhöht.
Durch das Feuchtigkeitssteuersystem wird Kondensation vermieden,
um das System besser zu schützen.
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Für den Fachmann
ist es ersichtlich, das verschiedene Abwandlungen und Variationen
der Struktur der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können, ohne
von dem Umfang oder dem Wesen der Erfindung abzuweichen. In Anbetracht
des Vorstehenden ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung
Abwandlungen und Variationen dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt,
sie fallen in den Umfang der folgenden Ansprüche und ihrer Äquivalente.