KR100728691B1 - Electronic Circuit For Controlling Refrigeration Of Computer Processor Unit - Google Patents
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Abstract
본 발명은 씨피유의 상단에 콜드싱크를 설치하고, 상기 콜드싱크의 상단에 전자냉각소자를 설치하여 컴퓨터의 전자부품을 냉각하는 전자 냉각제어장치에 있어서, 상기 콜드싱크에 설치되어 전자부품의 발열 온도에 따라 그에 대응하는 신호를 출력하는 온도감지센서; 상기 온도감지센서와 병렬 설치한 복수의 저항을 통해 제어하고자 하는 특정 온도를 전압으로 미리 설정하는 기준온도설정부; 상기 센싱증폭부의 출력신호와 기준온도설정부의 출력신호를 비반전단자 및 반전단자로 각각 입력받아 비교하는 비교부; 상기 온도감지센서의 출력신호와 소정의 기준전압을 비반전단자 및 반전단자로 각각 제공받아 온도감지센서가 단락되거나 급저온으로 오동작하는 것을 감시하는 센서감시부; 상기 비교부와 센서감시부로부터 출력되는 신호를 제공받아 논리 조합하는 논리연산부; 상기 논리연산부의 출력신호에 따라 개폐되며 출력단과 전기적으로 절연되는 스위칭수단; 상기 스위칭수단의 출력신호에 따라 개폐되어 전자냉각소자로 일정 전원을 공급하는 냉각소자구동부; 상기 전자냉각소자의 전원 오프 시 기본발진주파수의 진폭과 듀티 사이클을 임의로 조정하여 소정의 듀티펄스를 발생시켜 상기 스위치수단으로 출력하는 PWM제어용 발진부;로 구성되어, 에너지를 절감할 수 있고, CPU의 속도를 매우 빠르게 향상시킬 수 있는 씨피유의 전자냉각제어회로를 제공한다.The present invention provides an electronic cooling control device for cooling an electronic component of a computer by installing a cold sink at an upper end of the CIP oil and installing an electronic cooling element at an upper end of the cold sink, wherein the heat sink temperature of the electronic component is installed at the cold sink. A temperature sensor for outputting a signal corresponding thereto; A reference temperature setting unit that presets a specific temperature to be controlled to a voltage through a plurality of resistors installed in parallel with the temperature sensor; A comparator for comparing the output signal of the sensing amplifier and the output signal of the reference temperature setting unit with each other as a non-inverting terminal and an inverting terminal; A sensor monitoring unit configured to receive an output signal of the temperature sensor and a predetermined reference voltage as a non-inverting terminal and an inverting terminal, respectively, to monitor whether the temperature detecting sensor is short-circuited or malfunctioning at a sudden low temperature; A logic calculator configured to receive and output a signal output from the comparator and the sensor monitor; Switching means which are opened and closed according to the output signal of the logic operation unit and electrically insulated from the output terminal; A cooling element driving unit which opens and closes according to the output signal of the switching means and supplies a predetermined power to the electronic cooling element; And a PWM control oscillator for generating a predetermined duty pulse and outputting it to the switch means by arbitrarily adjusting the amplitude and duty cycle of the basic oscillation frequency when the electronic cooling element is powered off. It provides CPI's electronic cooling control circuit which can improve the speed very fast.
Description
도 1은 종래 기술에 의한 씨피유 냉각 장치와 그 제어 회로를 나타낸 블록도이고,1 is a block diagram showing a CPI cooling device and a control circuit thereof according to the prior art,
도 2는 종래 기술에 의한 씨피유 냉각 장치의 냉각제어부를 나타낸 회로도이고,2 is a circuit diagram showing a cooling control unit of the CAPI cooling device according to the prior art,
도 3은 본 발명에 의한 씨피유 전자 냉각 장치의 블록도이고,3 is a block diagram of a CAPI electron cooling device according to the present invention;
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 냉각 제어부를 나타낸 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating a cooling control unit according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10: 전자부품(CPU 칩) 20: 콜드싱크10: electronic component (CPU chip) 20: cold sink
30: 전자냉각소자 40: 히트싱크30: electronic cooling element 40: heat sink
50: 팬 모터 100: 냉각제어부50: fan motor 100: cooling control unit
110: 온도감지센서 112: 센싱증폭부110: temperature sensor 112: sensing amplifier
114: 기준온도설정부 116: 비교부114: reference temperature setting unit 116: comparison unit
118: 센서감시부 120: 논리연산부118: sensor monitoring unit 120: logic operation unit
122: 스위칭수단 124: 냉각소자구동부122: switching means 124: cooling element drive unit
126: 정전압조절부 130: PWM제어용 발진부126: constant voltage regulator 130: PWM control oscillator
본 발명은 일반컴퓨터와 산업용 제어기기에 사용되는 CPU에서 발생하는 열을 냉각시키는 전자냉각장치에 관한 것으로, 전자 냉각 모듈과 냉각판을 접합하여 CPU에 발생하는 열을 콜드싱크에 전달하고, 콜드싱크에 열이 전달되면 콜드싱크는 전자냉각소자에 전달하며, 전자냉각소자에 흡수된 열은 다시 히트싱크로 전달하여 회전하는 팬모터에 의해 열을 외부로 방출하고, 전자냉각소자의 전원이 오프일때에는 PWM제어용 발진부에서 발진한 소정의 듀티펄스에 의해 소정의 전원을 공급하여 역기전력이 CPU로 전달되는 것을 차단함으로써, CPU를 미리 설정된 최적의 온도(약, 영상25도씨)로 유지시키며 에너지를 절감할 수 있는 CPU의 전자 냉각 제어 회로에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic cooling device that cools heat generated in a CPU used in a general computer and an industrial controller. The electronic cooling module and the cooling plate are bonded to each other to transfer the heat generated by the CPU to the cold sink, and the cold sink. When the heat is transferred to the cold sink, the cold sink is transferred to the electronic cooling element, and the heat absorbed by the electronic cooling element is transferred to the heat sink again to release heat to the outside by the rotating fan motor, and when the power of the electronic cooling element is off. By supplying the predetermined power by the predetermined duty pulse oscillated by the oscillator for PWM control and preventing the back electromotive force from being transferred to the CPU, the CPU can be kept at a predetermined optimal temperature (about 25 degrees Celsius) and energy can be saved. The electronic cooling control circuit of the CPU.
일반적으로, 컴퓨터의 전자부품인 CPU 칩 또는 그래픽 칩은 작동 중 고속데이터 처리로 인해 칩 내부에서 열이 발생되어 온도가 높아지며, 칩이 일정 온도 이상으로 과열되면 칩이 오작동을 일으킬 수 있기 때문에 이를 방지하기 위해 칩 냉각장치가 필수적으로 요구된다.In general, a CPU chip or a graphic chip, which is an electronic component of a computer, generates heat inside the chip due to high-speed data processing during operation, and prevents it because the chip may malfunction if the chip is overheated above a certain temperature. In order to do so, a chip chiller is required.
이로 인해, 칩 냉각장치는 열전도성이 양호한 금속으로 제작된 히트싱크나 히트싱크와 콜드싱크가 결합된 공랭식 냉각장치를 채용하여 칩을 방열시켰다.For this reason, the chip cooling device employs a heat sink made of a metal having good thermal conductivity, or an air-cooled cooling device in which the heat sink and the cold sink are combined to dissipate the chip.
이러한 히트싱크는 열축적과 열발산 기능을 갖고 있으며, CPU 칩에서 발생되 는 열량과 히트싱크에서 공기 중으로 발산되는 열량과의 차에 의해 CPU 칩의 냉각정도가 결정되는 데, 히트싱크의 냉각 정도를 높이기 위해서는 표면적을 증대시키면 가능하나, 컴퓨터에 있어서 히트싱크의 표면적을 무한정 크게 할 수 없는 제한점이 있고, CPU 칩의 성능이 향상됨에 따라 발열량 또한 증가하고 있는 추세를 고려한다면, 냉각효과가 감소될 수밖에 없다.The heat sink has heat accumulation and heat dissipation functions. The degree of cooling of the CPU chip is determined by the difference between the heat generated from the CPU chip and the heat dissipated into the air from the heat sink. In order to increase the surface area, it is possible to increase the surface area. However, there is a limitation in that the surface area of the heat sink can not be increased indefinitely in the computer, and the cooling effect is inevitably reduced if the heat generation amount is also increased as the performance of the CPU chip is improved. none.
이를 보완하는 차원에서 공기 중으로 발산되는 열량을 증대시킬 목적으로 팬 모터를 결합하여 사용하는 데, 이 또한 냉각효과는 다소 향상시키는 반면, 냉각장치의 부피가 커질 뿐만 아니라 진동 및 소음이 발생하는 문제점이 있었다.In order to compensate for this, a fan motor is used in combination with the purpose of increasing the amount of heat dissipated into the air, which also improves the cooling effect somewhat, while not only increases the volume of the cooling device but also generates vibration and noise. there was.
종래에는 이를 보완하기 위하여 특허출원 제1999-30392호의 "씨피유 냉각 장치 및 방법"에서와 같이 펠티에 효과를 응용한 열전냉각소자와 CPU 온도센서를 이용하여 CPU 칩에서 발생하는 열을 신속하게 냉각시켜 CPU 칩이 보다 원활하게 동작할 수 있도록 하는 장치가 제안된 바 있고, 특허출원 제2001-53702호의 "씨피유의 냉각 제어 회로"에 PWM제어용 발진부를 더 구비한 것으로 본 발명은 열전냉각소자를 보다 안정적으로 동작시키며 에너지를 절감할 수 있는 제어 회로를 제공하고자 한다.Conventionally, in order to compensate for this, the thermoelectric cooling device using the Peltier effect and the CPU temperature sensor, as in the patent application 1999-30392, "CPI oil cooling apparatus and method", are used to quickly cool the heat generated from the CPU chip. An apparatus for enabling a chip to operate more smoothly has been proposed, and the present invention further includes a oscillating portion for PWM control in the "CPI oil cooling control circuit" of Patent Application No. 2001-53702. The present invention provides a more stable thermoelectric cooling element. To provide a control circuit that can operate and save energy.
따라서, 본 발명의 목적은 전자냉각소자와 온도감지센서 및 오실레이터를 이용하여 컴퓨터의 중앙처리장치(이하, CPU 칩이라 칭함)와 그래픽 칩과 같은 전자부품에서 발생하는 열을 미리 설정한 온도로 냉각시키는 장치로서, 온도감지센서의 오동작을 검출함과 아울러 전원 출력단을 보다 안정적으로 작동시킬 수 있고, 오실레이터를 이용하여 전자냉각소자가 오프일 때 역기전력이 CPU로 전달되는 것을 차단할 수 있는 씨피유의 냉각 제어 회로를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to cool the heat generated from electronic components such as a central processing unit (hereinafter referred to as a CPU chip) and a graphics chip of a computer using an electronic cooling element, a temperature sensor, and an oscillator to a predetermined temperature. It is a device to detect the malfunction of the temperature sensor and operate the power output stage more stably, and control the cooling of the CIF oil which can block the back EMF from being transferred to the CPU when the electronic cooling element is turned off by using the oscillator. To provide a circuit.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 본 발명은 씨피유의 상단에 콜드싱크를 설치하고, 상기 콜드싱크의 상단에 전자냉각소자를 설치하여 컴퓨터의 전자부품을 냉각하는 전자 냉각제어장치에 있어서, 상기 콜드싱크에 설치되어 전자부품의 발열 온도에 따라 그에 대응하는 신호를 출력하는 온도감지센서; 상기 온도감지센서와 병렬 설치한 복수의 저항을 통해 제어하고자 하는 특정 온도를 전압으로 미리 설정하는 기준온도설정부; 상기 센싱증폭부의 출력신호와 기준온도설정부의 출력신호를 비반전단자 및 반전단자로 각각 입력받아 비교하는 비교부; 상기 온도감지센서의 출력신호와 소정의 기준전압을 비반전단자 및 반전단자로 각각 제공받아 온도감지센서가 단락되거나 급저온으로 오동작하는 것을 감시하는 센서감시부; 상기 비교부와 센서감시부로부터 출력되는 신호를 제공받아 논리 조합하는 논리연산부; 상기 논리연산부의 출력신호에 따라 개폐되며 출력단과 전기적으로 절연되는 스위칭수단; 상기 스위칭수단의 출력신호에 따라 개폐되어 전자냉각소자로 일정 전원을 공급하는 냉각소자구동부; 상기 전자냉각소자의 전원 오프 시 기본발진주파수의 진폭과 듀티 사이클을 조정하여 소정의 듀티펄스를 발생시켜 상기 스위칭수단으로 출력하는 PWM제어용 발진부;를 구비한 것을 특징으로 한다.Technical means of the present invention for achieving the above object, the present invention is installed in the upper end of the cold sink, and the electronic cooling control device for cooling the electronic components of the computer by installing an electronic cooling element on the upper end of the cold sink. A temperature sensing sensor installed at the cold sink and outputting a signal corresponding to the heating temperature of the electronic component; A reference temperature setting unit that presets a specific temperature to be controlled to a voltage through a plurality of resistors installed in parallel with the temperature sensor; A comparator for comparing the output signal of the sensing amplifier and the output signal of the reference temperature setting unit with each other as a non-inverting terminal and an inverting terminal; A sensor monitoring unit configured to receive an output signal of the temperature sensor and a predetermined reference voltage as a non-inverting terminal and an inverting terminal, respectively, to monitor whether the temperature detecting sensor is short-circuited or malfunctioning at a sudden low temperature; A logic calculator configured to receive and output a signal output from the comparator and the sensor monitor; Switching means which are opened and closed according to the output signal of the logic operation unit and electrically insulated from the output terminal; A cooling element driving unit which opens and closes according to the output signal of the switching means and supplies a predetermined power to the electronic cooling element; And a PWM control oscillator for generating a predetermined duty pulse to output the switching means by adjusting an amplitude and a duty cycle of a basic oscillation frequency when the electronic cooling device is powered off.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래 기술에 의한 씨피유 냉각 장치와 그 제어 회로를 나타낸 블록도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 씨피유 냉각 장치의 냉각제어부를 나타낸 회로도로, CPU(10), 콜드싱크(20), 전자냉각소자(30), 히트싱크(40), 팬 모터(50) 및 냉각제어부(100)로 이루어져 있으며, CPU 표면에서 발생되는 열을 전자냉각소자와 콜드싱크를 접합하여 CPU에서 발생되는 열을 콜드싱크에 전달하고, 콜드싱크에 전달된 열을 전자냉각소자에 전달하며, 전자냉각소자에 흡수된 열을 다시 히트싱크로 전달하면 팬모터의 회전에 의해 전달된 열이 외부로 방출된다. 이와 같이 CPU에서 발생되는 열 에너지와 기존의 방출되는 열에너지가 합산되어 급격히 CPU의 온도가 상승되며 설정온도보다 높아질 경우 냉각모드로 전환되어 냉각이 되는 제어방식으로 전원이 온 되어 있는 시간에는 이 과정이 반복됨으로써 CPU의 최적온도를 유지하나, 도 3은 본 발명에 의한 씨피유 전자 냉각 장치의 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 냉각 제어부를 나타낸 회로도로 종래기술과 같은 구성을 하고 있으나 본 발명은 냉각제어부에 PWM(Pulse Width Modulation: 펄스폭변조)제어용 발진부를 더 구비함으로써 전자냉각소자가 오프일 때 PWM제어용 발진부에서 발진되어 공급되는 기본발진주파수의 진폭과 듀티사이클을 임의로 조정하여 소정의 듀티 펄스를 자동으로 공급하여 역기전력(즉, 방열판에서 발생하는 열)이 CPU로 전달되는 것을 차단함으로써 온도를 보다 더 정밀하게 제어하고 최적 온도(약, 영상25도씨)에서 안정된 주위 여건에 따라 CPU의 연산속도를 빠르게 할 수 있으며, 에너지를 50%이상 절감할 수 있어 전력소모를 크게 줄일 수 있는 즉, 전원이 온으로 냉각모드일 때는 100%의 전원이 공급되고 오프일 때 미리 설정된 듀티펄스에 의하여 전원 차단 시에는 10-50%의 전원이 전자냉각소자에 공급되는 씨피유의 전자 냉각장치와 그 제어회로에 관한 것이다.Fig. 1 is a block diagram showing a CPI cooling device and a control circuit thereof according to the prior art, and Fig. 2 is a circuit diagram showing a cooling control unit of the CCF cooling device according to the prior art, and includes a
도 3과 도 4의 동작구성을 도1과 도2를 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.The operation configuration of FIGS. 3 and 4 will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.
우선, 도 3은 본 발명에 의한 씨피유 전자 냉각 장치의 블록도로, CPU(10), 콜드싱크(20), 전자냉각소자(30), 히트싱크(40), 팬 모터(50) 및 냉각제어부(100)로 이루어져 있으며, 종래기술 도1과 도2에서 같은 구성요소에 있어서는 같은 부호번호로 기재한다.First, FIG. 3 is a block diagram of a CPI electronic cooling apparatus according to the present invention, which includes a
상기 콜드싱크(20)는 CPU 칩(10)과 같은 CPU의 패키지 상단에 안착되어 컴퓨터 전자부품에서 발생되는 열을 방출하는 동판과 알루미늄판과 같은 금속패드로 이루어져 있고, 전자냉각소자(30)는 콜드싱크(20)의 상단에 밀착되어 냉각제어부(100)의 제어에 따라 전원을 공급받아 콜드싱크(20)를 설정온도로 냉각시키도록 구성되어 있으며, 히트싱크(40)는 전자냉각소자(30)의 상단에 설치되며 세로로 일렬 설치된 다수의 방열핀(45)을 통해 전자냉각소자(30)로부터 전달된 열을 방출시키도록 이루어져 있고, 팬 모터(50)는 히트싱크(40)의 일측에 설치되어 소정의 전원 공급에 따라 작동되어 일정 온도로 데워진 방열핀(45)을 공냉시키도록 구성되어 있다.The
그리고, 냉각제어부(100)는 다수의 전자부품들로 이루어져 히트싱크(40)의 일측면에 장착된 회로기판에 배치되어 있고, 콜드싱크(20)의 일측면에 설치된 온도감지센서(31)의 감지온도에 따라 전자냉각소자(30)의 작동을 제어하도록 이루어져 있다.And, the
상기 전자냉각소자(30)는 펠티에 효과를 응용한 반도체 전자냉각모듈로, 전류가 N형 반도체 소재로부터 P형 반도체 소재로 흐를 때 N형과 P형 반도체 소재에 접합된 면은 흡열작용으로 온도가 내려가고, 접합되지 않은 면은 발열 작용을 한다.The
이러한 N형과 P형 반도체 소자로 된 열전쌍을 한 개에서 수백 개 포함하여 매트릭스로 구성되고 열전쌍을 방열체와 냉각 대상물간을 전기적으로 차단하는 동시에 구조물을 지탱하는 역할을 하는 세라믹판들 사이에 끼워 제작된 구조를 가지며, 냉각을 요하는 대상인 CPU 칩(10)에서 발생하는 열은 전자냉각소자(30)의 흡열 세라믹판과 밀착된 열전도판을 통하여 흡열, 열발산 세라믹판에 접촉된 방열판으로 열을 지속적으로 이동시키는 작용을 한다.One to several hundred thermocouples made of such N-type and P-type semiconductor elements are formed in a matrix, and the thermocouples are sandwiched between ceramic plates that electrically support the structure while electrically blocking the radiator and the cooling object. The heat generated from the
즉, 전자냉각소자(30)를 동작시키면 한쪽 면은 냉각이 되고, 그 반대편은 열이 발생하고, 이 열 발생량은 냉각되는 정도에 따라 다르지만, 열이 발생하는 것을 얼마만큼 잘 방열시키는가에 따라 냉각의 효율이 결정된다.That is, when the
따라서, 콜드싱크(20)를 냉각시키는 과정에서 전자냉각소자(30)의 반대편은 열이 많이 발생되므로 히트싱크(40)가 필요로 하게 되는 것이며, 히트싱크(40)의 방열성능이 좋아야 콜드싱크(20)를 잘 냉각시킬 수 있다.Therefore, in the process of cooling the
이를 위해 히트싱크(40)에 팬 모터(50)를 부착하여 팬 모터의 회전에 의하여 대기 중의 공기를 순환시켜 열을 발산함으로써 열 냉각 효율을 높였다.To this end, the
아울러, 본 발명에 의한 냉각제어부(100)는 도시된 바와 같이 온도감지센서 (110), 센싱증폭부(112), 기준온도설정부(114), 비교부(116), 센서감시부(118), 논리연산부(120), 스위칭수단(122), 냉각소자구동부(124), 정전압조절부(126) 및 PWM제어용 발진부(130) 등으로 이루어져 있다.In addition, the
온도감지센서(110)는 콜드싱크(20)의 내부에 설치되어 전자부품의 발열 온도에 따라 그에 대응하는 신호를 출력하도록 이루어져 있고, 센싱증폭부(112)는 온도감지센서(110)를 통해 출력되는 신호와 기준신호를 비반전단자(+) 및 반전단자(-)로 각각 제공받아 증폭하도록 이루어져 있으며, 기준온도설정부(114)는 제어하고자하는 특정 온도를 전압으로 미리 설정한 저항(R5, R6)으로 이루어져 있고, 비교부(116)는 센싱증폭부(112)의 출력신호와 기준온도설정부(114)의 출력신호를 각각 입력받아 비교한 후 그에 상응하는 신호를 출력하도록 이루어져 있으며, 센서감시부(118)는 온도감지센서(110)의 출력신호와 소정의 기준전압을 각각 제공받아 비교한 후 온도감지센서가 단락되거나 급저온으로 오동작할 경우에 그에 해당하는 신호를 출력하는 증폭기로 이루어져 있다.The
또한, 논리연산부(120)는 비교부(116)와 센서감시부(118)로부터 출력되는 신호를 각각 제공받아 논리 조합한 후 그에 상응하는 신호를 출력하는 오아게이트로 이루어져 있고, 스위칭수단(122)은 논리연산부(120)의 출력신호 및 PWM제어용 발진부의 출력신호에 따라 작동되어 출력단과 전기적으로 절연시키는 포토다이오드(PD) 및 포토트랜지스터(PT)와 같은 포토커플러로 이루어져 있으며, 냉각소자구동부(124)는 포토커플러의 스위칭에 따라 개폐되어 전자냉각소자(30)로 소정의 전원을 공급하도록 트랜지스터(TR1, TR2)로 이루어져 있고, 정전압조절부(126)는 센싱증폭 부로부터 공급된 전압과 기준전압으로부터 임의의 사용온도에 따라 기설정된 전압을 비교하여 기준전압보다 높을 경우 비교부로부터 입력된 전압이나 외부에서 인가되는 DC 12V 전압을 일정 정전압으로 변환한 후 각종 회로부 및 전자냉각소자로 공급하도록 이루어져 있으며, PWM제어용 발진부(130)는 전원 오프 시 발진되어 공급되는 기본주파수의 진폭과 듀티사이클을 임으로 조정하여 소정(약, 10-50%)의 듀티펄스를 자동으로 공급하여 포토커플러에 입력되도록 이루어져 있다.In addition, the
아울러, 전자냉각소자(30)는 펠티에 효과(Peltier Effect)를 응용한 반도체 전자냉각모듈(T.E.M/ThermoElectric Module)의 전극(+),(-)는 전원(+12VDC)이 공급되면 전자가 (+)에서 (-)로 이동되면서 양전극(+)에서는 열을 흡수하여 음전극(-)으로 열을 발생한다.In addition, the
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 냉각 제어부를 나타낸 회로도로써 도 3을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.4 is a circuit diagram illustrating a cooling control unit according to an embodiment of the present invention with reference to FIG. 3.
상기 온도감지센서(110)는 전원전압(VCC)과 접지전압(GND) 사이에 설치되어 콜드싱크(20) 즉, CPU(10)의 발열온도에 따라 그에 해당하는 신호를 출력하는 RTD(Resistance Temperature Detector)형 플래티넘 온도(Platinum Temperature) 소자이고, 센싱증폭부(112)는 온도감지센서(110)를 통해 출력된 신호 및 전원전압과 접지전압 사이에 직렬 연결된 복수의 저항소자(R4, ZD1) 사이에 인가된 신호를 각각 비반전단자(+) 및 반전단자(-)로 제공받아 증폭하는 연산증폭기(Op1)로 구성되어 있고, 기준온도설정부(114)는 전원전압과 접지전압 사이에 복수의 저항(R5, R6)을 직렬 연결한 후 복수의 저항(R5, R6)을 통해 제어하고자 하는 특정 온도를 전압 으로 미리 설정하도록 이루어져 있고, 비교부(116)는 센싱증폭부(112)를 통해 증폭된 출력신호 및 기준온도설정부(114)를 통해 설정된 기준전압을 각각 비반전단자(+) 및 반전단자(-)로 각각 입력받아 비교한 후 그에 해당하는 신호를 출력하는 비교기(Comp)로 구성되어 있다.The
또한, 센서감시부(118)는 온도감지센서(110)로 입력되는 신호 및 정전압조절부(126)를 통해 공급되는 전압(Va)을 각각 비반전단자(+) 및 반전단자(-)로 각각 제공받아 그에 해당하는 신호를 출력하는 증폭기(Op2)로 이루어져, 온도감지센서(110)의 회로가 단락되거나 급저온으로 오동작하는 것을 감시하도록 구성되어 있고, 논리연산부(120)는 비교부(116)와 센서감시부(118)로부터 출력되는 신호를 제공받아 논리 조합한 후 두 입력신호 중 적어도 하나가 '하이'일 경우에는 '하이'신호를 출력하는 오아게이트(G1)로 구성되어 있고, 스위칭수단(122)은 전원이 온 일 때에는 논리연산부(120)의 출력신호에 따라 개폐 또는, 전원이 오프 시에는 PWM제어용 발진부(130)의 출력신호에 따라 개폐되며 출력단과 전기적으로 절연하기 위한 포토다이오드(PD)와 포토트랜지스터(PT)로 이루어진 포토커플러로 구성되어 있고, 냉각소자구동부(124)는 스위칭수단(122)의 포토트랜지스터(PT)의 도통에 따라 스위칭되어 출력단을 통해 전자냉각소자(30)로 일정 전원을 공급하는 트랜지스터(TR1)과 FET형 트랜지스터(TR2)로 구성되어 있으며, PWM제어용 발진부(130)는 전원(VCC)와 접지(GND)사이에 설치되어 냉가모드가 중단되어 전원이 오프 되었을 때 미리 설정된 듀티 펄스를 포토커플러로 출력함으로써 전자냉각소자에 소정의 DC전압을 공급하는 오실레이터로 구성되어 있다. In addition, the
아울러, 상기 센서감시부(118)는 온도감지센서(110)의 오동작이나 과냉각 상태가 아닐 경우에는 통상 '하이'신호를 출력하며, 비반전 입력단(+)에 순방향다이오드(D1)를 설치하여 전류의 역류를 방지하도록 하며, 또한 전원전압과 온도감지센서(110) 사이에 가변저항(VR1)을 설치하여 사용자 임의로 냉각온도를 조정하여 주변 환경에 따라 CPU(10)를 적절한 온도로 조정할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.In addition, the
상기와 같이 구성된 본 발명의 전자 냉각 제어 장치의 개략적인 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the schematic operation of the electronic cooling control device of the present invention configured as described above are as follows.
상기 CPU(10)와 밀착되어 있는 콜드싱크(20)의 일측면에 설치된 온도감지센서(110)는 온도가 상승함에 따라 저항이 커지며, 콜드싱크(20)의 발열 온도에 상응하는 전압을 증폭기(Op1)의 비반전단자(+)로 출력한다.The
상기 증폭기(Op1)는 입력전압에 따라 증폭이 이루어지며 그 출력전압은 비교기(Comp)의 비반전단자(+)로 공급된다.The amplifier Op1 is amplified according to the input voltage and the output voltage is supplied to the non-inverting terminal (+) of the comparator Comp.
상기 비교기(Comp)에서는 증폭기(Op1)로부터 공급된 전압과 기준전압설정부로부터 인가된 기준전압을 비반전단자(+) 및 반전단자(-)로 각각 제공받아 비교한 후 입력 전압이 기준전압보다 높을 경우에는 '하이'신호를 오아게이트(G1)로 출력하게 된다.In the comparator Comp, the voltage supplied from the amplifier Op1 and the reference voltage applied from the reference voltage setting unit are respectively supplied to the non-inverting terminal (+) and the inverting terminal (-), and then the input voltage is higher than the reference voltage. If it is high, the 'high' signal is output to the oragate G1.
상기 오아게이트(G1)는 비교부(116)의 출력신호와 센서감시부(118)의 출력신호를 각각 제공받아 논리 연산한 후 두 신호 중 적어도 하나가 '하이'일 경우 즉, 온도감지센서(110)를 통해 감지한 발열온도가 미리 설정한 기준온도보다 높거나 또 한 온도감지센서(110)에 이상이 없을 경우에 '하이'신호를 출력하게 된다.The oA gate G1 receives the output signal of the
이어, 포토커플러(122)의 포토다이오드(PD)는 오아게이트(G1)의 출력신호에 따라 발광되어 포토트랜지스터(PT)를 턴-온시키며, 상기 포토트랜지스터(PT)의 턴-온에 따라 냉각소자구동부(124)의 트랜지스터(M1)를 턴-온시켜 전자냉각소자(30)로 일정 DC 전압을 공급하게 된다.Subsequently, the photodiode PD of the
이때, 전원전압(VCC)과 트랜지스터(M1) 사이에 설치된 발광다이오드(PD1)로 인해 전자냉각소자(30)의 작동 여부를 시각적으로 확인할 수 있다. 아울러, 상기 기준온도설정부(114)에 설정된 기준온도를 25℃로 설정하여 CPU(10)를 대략 25℃ 정도로 유지하는 것이 바람직하며, 정전압조절부(126)를 통해 온도감지센서(110)와 증폭기(Op1, Op2), 비교기(Comp) 및 오아게이트(G1)로 공급되는 전원을 일정하게 유지되도록 하여 전력제어시 외부 전원전압의 변동에 관계없이 안정되게 동작되도록 하는 것이 바람직하며, 냉각소자구동부(124)에는 트랜지스터(TR)과 FET형 트랜지스터(TR2)를 사용하여 스위칭을 신속하게 하는 것이 바람직하다.In this case, the operation of the
따라서 설정 온도 대비 온도가 낮아지면 공급전원은 자동으로 오프 되며 전자냉각소자는 열전도 효과에 의하여 알루미늄 히트싱크에서 방출되는 고온의 열에너지가 피드백되어 또 다시 CPU를 가열시킨다. CPU에서 발생되는 열에너지와 기존의 방출되는 열에너지가 합산되어 급격히 CPU의 온도는 상승하며 설정온도보다 높아질 경우 냉각모드로 전환되어 냉각이 되며 이러한 제어방식으로 전원이 온되며 이 과정이 반복된다. Therefore, when the temperature is lower than the set temperature, the power supply is automatically turned off, and the electronic cooling element feeds back the high temperature thermal energy emitted from the aluminum heat sink due to the heat conduction effect and heats the CPU again. The thermal energy generated by the CPU and the existing thermal energy are summed up, and the temperature of the CPU rises rapidly. When the temperature rises above the set temperature, the CPU enters the cooling mode and cools.
이때, 전원 오프 시 PWM제어용 발진부에서 발진되어 공급되는 기본발진주파 수의 진폭과 듀티사이클을 임의로 조정하여 소정의 듀티펄스(약, 10-50%)를 자동으로 공급함으로써 포토커플러(122)의 포토다이오드(PD)를 발광시켜 포토트랜지스터(PT)를 턴-온시키며, 상기 포토트랜지스터(PT)의 턴-온에 따라 냉각소자구동부(124)의 트랜지스터(M1)를 턴-온시켜 전자냉각소자(30)로 일정 DC 전압을 공급하게 된다.At this time, when the power is turned off, the amplitude and duty cycle of the basic oscillation frequency oscillated by the oscillator for PWM control are arbitrarily adjusted to automatically supply a predetermined duty pulse (about 10-50%), thereby providing a photo of the
따라서, 전원 온인 냉각모드 시 100%의 전원을 전자냉각소자에 공급하고, 전원 오프 시 미리 설정된 소정의 듀티펄스에 의하여 소정의 전원(약, 10-50%)을 전자냉각소자에 공급함으로써 CPU칩(10)은 더욱 강력하게 냉각되면서도 일정 온도로 안정되게 유지할 수 있어 정상적이고도 안정된 고속데이터처리 능력을 수행할 수 있으며, 에너지를 절감할 수 있다.Therefore, the CPU chip is supplied with 100% of the power to the electronic cooling element in the cooling mode when the power is on, and the predetermined power (about 10-50%) is supplied to the electronic cooling element by a predetermined duty pulse when the power is turned off. 10 can be more powerfully cooled and maintained at a constant temperature, thereby performing normal and stable high-speed data processing capability and saving energy.
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 컴퓨터의 CPU 칩만 아니라 냉각이 필요한 다른 전자부품이나 장비 즉, 노트북, 산업용 기기 반도체, 제조기기응용분야, 레이저냉각기, 금형냉각기, 김치냉장고, 광통신분야 및 의료용기기 등에 전자냉각소자와 그 제어장치를 적용하여 사용하는 등의 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.Although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, not only the CPU chip of a computer but also other electronic components or equipment requiring cooling, such as notebooks, industrial device semiconductors, manufacturing equipment applications, laser coolers, mold coolers, kimchi refrigerators, and optical communication fields. And it is apparent that the present invention, such as using the electronic cooling element and its control device by applying to a medical device may be variously modified and implemented by those skilled in the art. Such modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention, and such modified embodiments should fall within the appended claims of the present invention.
따라서, 본 발명에서는 전자냉각소자와 온도감지센서 및 오실레이터를 이용해 컴퓨터의 중앙처리장치와 그래픽 칩과 같은 전자부품에서 발생하는 열을 미리 설정한 온도(약, 영상25도씨)로 냉각시키는 장치에 온도감지센서를 감시하는 수단을 설치하여 센서의 오동작과 전자부품의 과냉각상태를 검출하여 CPU 냉각을 보다 안정적으로 동작시킬 수 있음과 아울러 냉각온도제어 측과 냉각소자구동 측을 포토커플러를 통해 절연시킴에 따라 전자냉각소자구동 측을 최대로 안정적으로 동작시킬 수 있다. Accordingly, in the present invention, an electronic cooling element, a temperature sensor, and an oscillator are used to cool a heat generated from electronic components such as a computer's central processing unit and a graphic chip to a predetermined temperature (about 25 degrees Celsius). By installing a means for monitoring the temperature sensor, it detects malfunction of sensor and overcooling state of electronic parts to operate CPU cooling more stably, and insulates cooling temperature control side and cooling element driving side through photo coupler. Accordingly, the electronic cooling element driving side can be operated stably.
또한, 전자 냉각소자의 열전변환(즉, 냉각모드에서 급격히 가열모드로 전환하는 것)이 없어 전자냉각소자의 수명을 유지시킬 수 있고, 에너지 및 열관리 보호차원에서 50% 이상 절감됨에 따라 냉각 효율이 기존방식보다 50%이상 증대되고 전력소모를 더욱 크게 줄일 수 있으며, 열전소자를 제어하는데 있어서 매우 안정적으로 컴퓨터를 장시간 사용할 때에도 CPU의 속도를 매우 빠르게 향상시킬 수 있는 동시에 전자냉각소자 구동 시에도 CPU에 전자적인 영향을 주지 않으며 소음 및 진동이 적다. In addition, there is no thermoelectric conversion of the electronic cooling device (that is, switching from the cooling mode to the heating mode rapidly) to maintain the life of the electronic cooling device, and the cooling efficiency is reduced by more than 50% in terms of energy and thermal management protection. It can be increased by more than 50% compared to the existing method, and it can reduce power consumption even more. It is very stable in controlling thermoelectric elements, and it can improve the speed of CPU very quickly even when using computer for a long time. It has no electronic effect and has less noise and vibration.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020096054A (en) * | 2001-06-14 | 2002-12-31 | 박종영 | Low noise computer fan control method |
KR20030019742A (en) * | 2001-08-30 | 2003-03-07 | 엘지전자 주식회사 | An apparatus for controlling a fan drive of portable system |
KR20030020559A (en) * | 2001-09-01 | 2003-03-10 | 류재식 | Circuit for controlling refrigeration of computer processor unit |
KR20040054869A (en) * | 2002-12-18 | 2004-06-26 | 엘지전자 주식회사 | Method and device for controlling cooling fan in notebook computer |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020096054A (en) * | 2001-06-14 | 2002-12-31 | 박종영 | Low noise computer fan control method |
KR20030019742A (en) * | 2001-08-30 | 2003-03-07 | 엘지전자 주식회사 | An apparatus for controlling a fan drive of portable system |
KR20030020559A (en) * | 2001-09-01 | 2003-03-10 | 류재식 | Circuit for controlling refrigeration of computer processor unit |
KR20040054869A (en) * | 2002-12-18 | 2004-06-26 | 엘지전자 주식회사 | Method and device for controlling cooling fan in notebook computer |
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