TW201514677A - 電子裝置 - Google Patents

Abstract

一種電子裝置，包含有一熱電裝置，包含有一第一接觸面及一第二接觸面，用來將該第一接觸面與該第二接觸面間之一溫度差所對應之熱能轉換為電能，以產生一熱電電源；一控制模組，耦接於該熱電裝置，用來根據一控制訊號，將該熱電電源轉換後輸出一第一電源；一電池模組，耦接於該控制模組，用來利用該第一電源進行充電，並且輸出一第二電源；以及一運作模組，耦接於該控制模組與該電池模組，用來利用該第一電源或該第二電源來執行運作，且根據一設定值，產生該控制訊號。

Description

電子裝置

本發明係關於一種電子裝置，尤指一種利用內部之熱電裝置將運作時所產生之熱能轉換為電能，以進行自我充電之電子裝置。

一般而言，可攜式之電子裝置內部需設置電池模組，以在無外接電源之情形下提供電子裝置運作所需之電源。但隨著如平板電腦或智慧型手機等電子裝置之應用越來越廣泛，電子裝置中應用程式的運算量、網路傳輸的資料量或螢幕的解析度等等都相對應地增加，進而使得電子裝置之耗電量也大幅增加。

在此情形下，為了讓使用者操作電子裝置之時間不至於縮短，業者通常會在電子裝置之內部改設置具有更大電池容量之電池模組，以滿足電子裝置所增加之耗電量。再者，使用者可隨身攜帶備份電池，當電子裝置內部電池模組之電量快用完時，將內部電池模組更換為備份電池，或者使用備份電池對內部電池模組進行充電，即使用行動電源裝置透過電源線對電子裝置進行充電。

然而，在電子裝置內部改設置具有更大電池容量之電池模組相對地會大幅增加電子裝置之整體成本與重量，另使用者隨身攜帶備份電池會造成使用者之不便。因此，如何在電子裝置所需的耗電量增加之需求下，能更方便地延長使用者操作電子裝置之時間，已成為業界努力的目標之一。

因此，本發明提供一種電子裝置，其利用內部之熱電裝置將運作時所產生之熱能轉換為電能，以進行自我充電，進而可延長使用者操作電子 裝置之時間。

本發明揭露一種電子裝置，包含有一熱電裝置，包含有一第一接觸面及一第二接觸面，用來將該第一接觸面與該第二接觸面間之一溫度差所對應之熱能轉換為電能，以產生一熱電電源；一控制模組，耦接於該熱電裝置，用來根據一控制訊號，將該熱電電源轉換後輸出一第一電源；一電池模組，耦接於該控制模組，用來利用該第一電源進行充電，並且輸出一第二電源；以及一運作模組，耦接於該控制模組與該電池模組，用來利用該第一電源或該第二電源來執行運作，且根據一設定值，產生該控制訊號。

10‧‧‧電子裝置

100‧‧‧熱電裝置

102‧‧‧控制模組

104‧‧‧電池模組

106‧‧‧運作模組

108‧‧‧溫度感測器

110‧‧‧外接電源端

112‧‧‧外殼

114‧‧‧設定值

A1‧‧‧第一接觸面

A2‧‧‧第二接觸面

B1‧‧‧第一接腳

B2‧‧‧第二接腳

VAL‧‧‧溫度差值

CON‧‧‧控制訊號

PWR_T‧‧‧熱電電源

PWR_E‧‧‧外部電源

PWR_1‧‧‧第一電源

PWR_2‧‧‧第二電源

200‧‧‧電路板

第1圖為本發明實施例一電子裝置之示意圖。

第2圖為設置第1圖中熱電裝置之第一接觸面與第二接觸面的示意圖。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一電子裝置10之示意圖。如第1圖所示，電子裝置10包含有一熱電裝置100、一控制模組102、一電池模組104、一運作模組106、一溫度感測器108、一外接電源端110以及一外殼112。電子裝置10可以是平板電腦、智慧型手機、電子書閱讀器、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)或隨身影音播放器等，並透過運作模組106來執行顯示畫面、存取網路、儲存資料、執行通話或執行應用程式等運作。

運作模組106包含有中央處理器、基頻處理器、射頻處理器、儲存模組或記憶體模組等，並耦接於電池模組104以利用電池模組104所輸出之第二電源PWR_2來執行運作。運作模組106所包含之電路模組當可根據電子裝置10所需之運作來加以設置並不受限。舉例來說，當電子裝置10為智慧型手機時，運作模組106可包含有中央處理器、基頻處理器、射頻電路、通訊電路、記憶體模組、顯示模組及固態硬碟模組等，使電子裝置10可透過 運作模組106中電路模組之運作來執行智慧型手機之顯示畫面、存取網路、儲存資料、執行通話或執行應用程式等運作。

運作模組106之中央處理器、基頻處理器或射頻處理器等元件，可利用特殊應用積體電路(application-specific integrated circuit，ASIC)來實現或者將運作模組106之所有元件整合為單一積體電路(integrated circuit，IC)。運作模組106之儲存模組可為固態硬碟(SSD)模組、硬碟儲存裝置或光學資料儲存裝置(optical data storage devices)等。運作模組106之記憶體模組可以是雙倍資料傳輸率之同步動態隨機存取記憶體(DDR2-SDRAM)模組或低電壓雙倍資料傳輸率之同步動態隨機存取記憶體(LPDDR2-SDRAM)模組等。

電池模組104可為具有鋰離子電池、鋰聚合物電池或鎳氫電池等電池之電路模組，其外觀形狀一般常見的有圓柱型及方型等並可裝置於電子裝置10之內，用以輸出第二電源PWR_2至運作模組106，提供運作模組106運作所需之電源。

熱電裝置100包含有一第一接觸面A1與一第二接觸面A2，在第一接觸面A1與第二接觸面A2間具有由多數個P型與N型半導體所串聯而成之熱電轉換器。當第一接觸面A1與第二接觸面A2間具有溫度差時，根據熱平衡理論，高溫接觸面之熱量將流向低溫接觸面，故N型半導體中的電子載子與P型半導體中的電洞載子將扮演傳遞熱量的角色而開始流動，藉此而產生電流。熱電裝置100將所產生之電流輸出為一熱電電源PWR_T至所耦接之控制模組102。其中，熱電電源PWR_T之電流大小將由第一接觸面A1與第二接觸面A2的溫度差所決定，而溫度差越大相對應地所產生的電流也越大。

有鑑於此，在電子裝置10中可適當地設置熱電裝置100使第一接觸面A1與第二接觸面A2分別接觸到電子裝置10運作時所具有較高溫度與較低溫度之位置，將可讓熱電裝置100所產生之熱電電源PWR_T具有較大 之電流。舉例來說，若電子裝置10為智慧型手機，當電子裝置10執行運作時，運作模組106所包含之中央處理器的運作速度往往會高於十億赫(1GHz)以上，相對地中央處理器會因內部所具有之電阻而產生消耗功率，進而使中央處理器之位置附近的溫度會較高。在此情形下，可將熱電裝置100之第一接觸面A1接觸至運作模組106的中央處理器之位置附近，並將熱電裝置100之第二接觸面A2接觸至電子裝置10之外殼112(在第1圖中以虛線來表示第一接觸面A1與第二接觸面A2之接觸關係)。如此一來，當電子裝置10開始運作而產生高溫時，熱電裝置100之第一接觸面A1與第二接觸面A2之間會具有較高之溫度差，並透過內部之熱電轉換器將相對應於溫度差之熱能轉換為電能，以產生較大電流之熱電電源PWR_T。

另外，運作模組106根據一設定值114產生控制訊號CON，並輸出至控制模組102。而控制模組102耦接於熱電裝置100、電池模組104與運作模組106，根據運作模組106所產生之控制訊號CON，以決定是否將熱電裝置100所輸出之熱電電源PWR_T轉換至第一電源PWR_1，並輸出第一電源PWR_1至運作模組106與電池模組104。

更精確來說，使用者可將電子裝置10之設定值114設定為啟用熱電裝置100所提供之電源，運作模組106會根據設定值114，產生顯示為可輸出之控制訊號CON輸出至控制模組102，以控制控制模組102將熱電電源PWR_T轉換為第一電源PWR_1，並輸出至運作模組106與電池模組104。在此情形下，運作模組106除可透過電池模組104所提供之第二電源PWR_2來運作外，運作模組106另也可同時利用控制模組102所產生之第一電源PWR_1來運作，而電池模組104也可利用第一電源PWR_1來進行充電。另一方面，使用者可將電子裝置10之設定值114設定為不啟用熱電裝置100所提供之電源，運作模組106根據設定值114，產生顯示為不可輸出之控制訊號CON輸出至控制模組102，以控制控制模組102不執行熱電電源PWR_T至第一電源PWR_1之轉換，進而不輸出第一電源PWR_1至運作模組106與 電池模組104。藉此，運作模組106只能透過電池模組104所提供之第二電源PWR_2來運作。

關於控制模組102將熱電電源PWR_T轉換為第一電源PWR_1之實現方式可透過一低壓降穩壓器或一交換式穩壓器來執行，使熱電裝置100所產生之熱電電源PWR_T可透過低壓降穩壓器或交換式穩壓器之轉換，產生出具穩定與合適電壓之第一電源PWR_1，以對電池模組104進行充電及提供電源給運作模組106運作。電源轉換之實現方式，當可據以變化而不受限。

也就是說，電子裝置10具有熱電裝置100可轉換熱能為電能並輸出熱電電源PWR_T，當使用者設定啟用熱電裝置100所提供之熱電電源PWR_T時，運作模組106根據所設定之設定值114，輸出顯示為可輸出之控制訊號CON至控制模組102。藉此，控制模組102會將熱電電源PWR_T轉換為第一電源PWR_1後輸出至電池模組104，以對電池模組104進行充電，使得電子裝置10可進行自我充電，進而延長使用者操作電子裝置10之時間。此外，當電池模組104之電池電量快消耗光而發生電壓過低之狀況時，熱電裝置100所輸出之熱電電源PWR_T也可暫時提供給運作模組106來執行後續相關於關機之程序，不致於產生因電源電壓過低而發生立即不正常關機之問題，而可使電子裝置之電源供應更具有穩地性。

更進一步地，電子裝置10除透過使用者所設定之設定值114來決定是否接收熱電裝置100所提供之電源外，電子裝置10也可先判斷熱電裝置100之第一接觸面A1與第二接觸面A2間之溫度差的大小後，再根據電子裝置10是否有外接電源，以決定是否接收熱電裝置100所提供之電源。具體而言，當熱電裝置100之第一接觸面A1與第二接觸面A2間之溫度差如果夠大時，即熱電裝置100足以提供足夠電流大小之熱電電源PWR_T，而且在電子裝置10不具有外接電源下，電子裝置10會啟用熱電裝置100所提供之電源，以更有效率地使用熱電裝置100。

詳細來說，電子裝置10中可另設置有溫度感測器108，溫度感測 器108耦接於運作模組106並包含有一第一接腳B1與一第二接腳B2。溫度感測器108之第一接腳B1與第二接腳B2分別與第一接觸面A1與第二接觸面A2相接觸(在第1圖中以虛線來表示)，以感測第一接觸面A1與第二接觸面A2間之溫度差，並產生溫度差值VAL輸出至運作模組106。其中，第一接腳B1與第二接腳B2可利用直接黏貼或利用探針與凹槽結構相卡合等方式，來與第一接觸面A1與第二接觸面A2相接觸，其實施方式當可視需求來加以變化，並非受限。

再者，由於熱電裝置100所產生熱電電源PWR_T之電流的大小係由第一接觸面A1與第二接觸面A2間之溫度差值VAL所決定，且溫度差值VAL越大所產生的電流也越大，因此，運作模組106判斷溫度差值VAL之大小，以決定是否使用熱電裝置100所產生之電源，並產生控制訊號CON來控制控制模組102是否執行熱電電源PWR_T至第一電源PWR_1之轉換。

在此情形下，根據預先設定之一預設值，運作模組106判斷溫度差值VAL是否大於預設值以產生控制訊號CON。當溫度差值VAL大於預設值時，運作模組106產生顯示為可輸出之控制訊號CON並輸出至控制模組102，以控制控制模組102將熱電電源PWR_T轉換為第一電源PWR_1，以及輸出第一電源PWR_1至運作模組106與電池模組104。當溫度差值VAL未大於預設值時，運作模組106產生顯示為不可輸出之控制訊號CON輸出至控制模組102，以控制控制模組102不進行熱電電源PWR_T至第一電源PWR_1之轉換，進而不輸出第一電源PWR_1至運作模組106與電池模組104。其中，預設值之大小係視熱電裝置100之實際設置方式與應用來加以調整，而不受限。

另外，運作模組106也可只在每間隔一預設時間時，才獲取溫度感測器108所產生之溫度差值VAL，以進行溫度差值VAL之判斷，即每間隔預設時間才判斷溫度差值VAL之大小，以決定是否使用熱電裝置100所產生之熱電電源PWR_T。其中，預設時間之大小並非固定，並也可經由判斷後來 動態調整，而凡透過判斷溫度差值VAL來啟用熱電裝置100使熱電裝置100之使用更有效率的相關實施方法皆適用於本發明，當可視需求來加以變化並不受限。

更進一步地，電子裝置10中另也設置有外接電源端110可透過如通用串列匯流排接腳或其他轉接器等與外部電源PWR_E相連接，以提供電源至電子裝置10。運作模組106耦接於外接電源端110，可接收外接電源端110所傳輸之外部電源PWR_E來運作，而且運作模組106會判斷外部電源PWR_E是否存在以決定是否接收熱電裝置100所提供之電源，並產生控制訊號CON來控制控制模組102是否執行熱電電源PWR_T至第一電源PWR_1之轉換。

具體而言，當運作模組106判斷外部電源PWR_E存在時，如外部電源PWR_E為一高電位，其代表電子裝置10可透過外部電源PWR_E來運作，故運作模組106產生顯示為不可輸出之控制訊號CON輸出至控制模組102，以控制控制模組102不進行熱電電源PWR_T至第一電源PWR_1之轉換，進而不輸出第一電源PWR_1至運作模組106與電池模組104。另外，當運作模組106判斷外部電源PWR_E不存在時，如外部電源PWR_E為一低電位，其代表電子裝置10之外部並未連接至任何電源，故運作模組106產生顯示為可輸出之控制訊號CON輸出至控制模組102，以控制控制模組102將熱電電源PWR_T轉換為第一電源PWR_1，並輸出至運作模組106與電池模組104，以對電池模組104進行充電及提供運作模組106運作之電源。

也就是說，為了更有效率地使用熱電裝置100，電子裝置10並非只透過使用者所設定之設定值114來決定是否啟用熱電裝置100所提供之電源，電子裝置10另感測熱電裝置100之兩接觸面間的溫度差值VAL以及判斷外接電源PWR_E是否存在，以決定是否啟用熱電裝置100所提供之電源。在此情形下，當熱電裝置100之兩接觸面間的溫度差值VAL夠大而可提供足夠電流大小之熱電電源PWR_T且不具有外接電源PWR_E時，電子裝置10 才會啟用熱電裝置100所提供之電源。需注意的是，在實際應用上，電子裝置10當也可只判斷溫度差值VAL是否夠大或只判斷是否具有外接電源PWR_E，便決定是否啟用熱電裝置100所提供之電源，其並非受限。如此一來，電子裝置10能進一步地在熱電裝置100具有足夠電流大小之熱電電源PWR_T且不存在外部電源PWR_E之情形下，有效率地啟用熱電裝置100，讓電子裝置10進行自我充電，進而延長使用者操作電子裝置10之時間。

另一方面，由於熱電裝置100所產生熱電電源PWR_T之電流大小係由第一接觸面A1與第二接觸面A2間之溫度差所決定，因此如何有效地設計熱電裝置100之兩接觸面接觸的方式與位置，將影響熱電裝置100產生熱電電源PWR_T之效率。舉例來說，可參考第2圖，第2圖為設置第1圖中熱電裝置100之第一接觸面A1與第二接觸面A2的示意圖。如第2圖所示，運作模組106設置於一電路板200上，並透過電路板200來傳輸內部相關元件之訊號。由於運作模組106內部具有運作頻率較高並會產生較高溫度之元件，因此將熱電裝置100之第一接觸面A1(在第2圖中以斜線底來表示)接觸至運作模組106中接近較高溫度之元件的位置，且將熱電裝置100之第二接觸面A2(在第2圖中以斜線底來表示)接觸至較低溫度之外殼112，可使得熱電裝置100能更有效率地將電子裝置10執行運作時所產生之熱能轉換為電能，以輸出熱電電源PWR_T來對電池模組104進行充電。

值得注意地，第一接觸面A1與第二接觸面A2之接觸方式與位置，係根據電子裝置10所具有內部模組之使用狀況來決定，其目的係使熱電裝置100之第一接觸面A1與第二接觸面A2間可具有較高之溫度差以增加所產生熱電電源PWR_T之電流，而並非固定地只與運作模組106及外殼112相接觸，當可需視需求來加以變化。

此外，溫度感測器108之第一接腳B1與第二接腳B2也同時分別與第一接觸面A1與第二接觸面A2相接觸，以感測第一接觸面A1與第二接觸面A2間之溫度差。藉此，第一接腳B1、第一接觸面A1以及運作模組106 中較高溫度之元件位置間三者相互接觸，而第二接腳B2、第二接觸面A2以及外殼112間三者相互接觸，接觸之方法係可利用直接黏貼或利用探針與凹槽結構相互卡合等來實現，可據以變化並不受限。

具體而言，本發明利用熱電裝置100將電子裝置10中存在之溫度差所對應之熱能轉換為電能，以使電子裝置10可透過熱電裝置100所產生之電能來運作並進行自我充電，本領域具通常知識者當可據以進行修飾或變化。舉例來說，於本實施例中，電子裝置10先判斷熱電裝置100之第一接觸面A1與第二接觸面A2間之溫度差是否夠大後，再判斷外部電源PWR_E是否存在，以決定是否啟用熱電裝置100之熱電電源PWR_T。於其他實施例中，電子裝置10另也可利用其他元件或方法來判斷是否啟用熱電裝置100之熱電電源PWR_T。舉例來說，可利用電流感測器感測熱電裝置100所產生相關於熱電電源PWR_T之電流大小是否足夠後，再決定是否啟用熱電裝置100之熱電電源PWR_T。凡透過熱電裝置100將熱能轉換為電能並提供給電子裝置10本身運作或進行充電之電子裝置10，皆適用於本發明，通常知識者當可針對啟用熱電裝置100之熱電電源PWR_T之控制方法來加以設計，並不受限。

另外，於本實施例中，控制模組102根據控制訊號CON來決定是否執行熱電電源PWR_T至第一電源PWR_1之轉換，其實現方式可視需求來據以變化。舉例來說，於其他實施例中，控制模組102與熱電裝置100間可另具有一控制開關，並當控制訊號CON顯示為不可輸出時，將控制開關關閉，使控制模組102無法接受到熱電裝置100所產生之熱電電源PWR_T以進行轉換，同時便無法輸出第一電源PWR_1。當控制訊號CON顯示為可輸出時，將控制開關導通，使控制模組102可接受到熱電裝置100所產生之熱電電源PWR_T來進行轉換並輸出為第一電源PWR_1。

再者，於本實施例中，運作模組106判斷設定值114、溫度差值VAL與外部電源後，運作模組106再產生控制訊號CON來控制控制模組102。於其他實施例中，運作模組106也可分別先判斷產生相關於設定值114、 溫度差值VAL與外部電源之複數個控制訊號後，再另設置邏輯閘連接複數個控制訊號，並輸出符合所有條件之控制訊號至控制模組102。此外，於本實施例中，第一電源PWR_1可對電池模組102進行充電，同時也可輸出至運作模組106提供其運作所需之電源。於其他實施例中，於控制模組102與電池模組102之間另也可再設置充電控制開關，並透過運作模組106產生控制訊號來控制充電控制開關，以決定是否利用第一電源PWR_1對電池模組102進行充電。相關於電源與控制訊號之設計，可視實際需求來加以變化。

綜上所述，在習知技術中，為了滿足電子裝置因廣泛應用所增加 之耗電量，改設置更大電池容量之電池模組將大幅增加電子裝置之整體成本與重量，而使用者隨身攜帶備份電池會造成使用者之不便。本發明提出在電子裝置中設置熱電裝置，並利用熱電裝置轉換運作時所產生之熱能為電能，以使電子裝置可進行自我充電，進而可延長使用者操作電子裝置之時間。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧電子裝置

100‧‧‧熱電裝置

102‧‧‧控制模組

104‧‧‧電池模組

106‧‧‧運作模組

108‧‧‧溫度感測器

110‧‧‧外接電源端

112‧‧‧外殼

114‧‧‧設定值

A1‧‧‧第一接觸面

A2‧‧‧第二接觸面

B1‧‧‧第一接腳

B2‧‧‧第二接腳

VAL‧‧‧溫度差值

CON‧‧‧控制訊號

PWR_T‧‧‧熱電電源

PWR_E‧‧‧外部電源

PWR_1‧‧‧第一電源

PWR_2‧‧‧第二電源

Claims (10)

1. 一種電子裝置，包含有：一熱電裝置，包含有一第一接觸面及一第二接觸面，用來將該第一接觸面與該第二接觸面間之一溫度差所對應之熱能轉換為電能，以產生一熱電電源；一控制模組，耦接於該熱電裝置，用來根據一控制訊號，將該熱電電源轉換後輸出一第一電源；一電池模組，耦接於該控制模組，用來利用該第一電源進行充電，並且輸出一第二電源；以及一運作模組，耦接於該控制模組與該電池模組，用來利用該第一電源或該第二電源來執行運作，且根據一設定值，產生該控制訊號。
2. 如請求項1所述之電子裝置，另包含有：一溫度感測器，包含有一第一接腳及一第二接腳，該第一接腳與該第二接腳分別耦接於該第一接觸面與該第二接觸面，用來感測該第一接腳與該第二接腳間之溫度差，以產生一溫度差值；其中，該運作模組耦接於該溫度感測器，並根據該溫度差值，產生該控制訊號。
3. 如請求項2所述之電子裝置，其中該運作模組判斷該溫度差值之大小，以產生該控制訊號控制該控制模組是否輸出該第一電源。
4. 如請求項3所述之電子裝置，其中當該運作模組判斷該溫度差值大於一預設值時，該運作模組產生該控制訊號以控制該控制模組輸出該第一電源，以及當該運作模組判斷該溫度差值未大於該預設值時，該運作模組產生該控制訊號以控制該控制模組不輸出該第一電源。
5. 如請求項2所述之電子裝置，其中該運作模組每間隔一預設時間，獲取由該溫度感測器感測後所產生之該溫度差值，並根據該溫度差值，產生 該控制訊號。
6. 如請求項1所述之電子裝置，另包含有：一外接電源端，用來接收一外部電源；其中，該運作模組耦接於該外接電源端，並根據該外部電源，產生該控制訊號。
7. 如請求項6所述之電子裝置，其中該運作模組判斷該外部電源是否存在，以產生該控制訊號控制該控制模組是否輸出該第一電源。
8. 如請求項7所述之電子裝置，其中當該運作模組判斷該外部電源為低電位時，該運作模組產生該控制訊號以控制該控制模組輸出該第一電源，以及當該運作模組判斷該外部電源為高電位時，該運作模組產生該控制訊號以控制該控制模組不輸出該第一電源。
9. 如請求項1所述之電子裝置，其中當該控制模組接收到顯示為可輸出之該控制訊號時，該控制模組執行該熱電電源至該第一電源之轉換，以輸出該第一電源，以及當該控制模組接收到顯示為不可輸出之該控制訊號時，該控制模組不執行該熱電電源至該第一電源之轉換，而不輸出該第一電源。
10. 如請求項9所述之電子裝置，其中該控制模組係透過一低壓降穩壓器或一交換式穩壓器來執行該熱電電源之轉換。