TWI266175B - A cooling system for an electronic component - Google Patents

Description

1266175 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係有關於一電腦子系統，及更特定地係 有關於用來冷卻一電腦子系統的電子構件的冷卻系統。 【先前技術】 當半導體元件，如處理器，在連續高資料率及高頻率 下操作時，它們常會消耗較大的電流並產生更多的熱。 散熱器及風扇已傳統地被提供給電腦的處理器用。這 些裝置冷卻一處理器的整個面積。一半導體元件，如處理 器，並不是均勻地產生熱，使得熱點被產生在某些區域 上。被提供給處理器的電力必需被限制，使得不會有熱點 的溫度超過一預定的溫度。如果熱點的溫度可被降低的 話’則可以有更多的電力被提供給整個處理器。 【發明內容及實施方式】 第1圖顯示一依據本發明的一實施例之電腦子系統 1 0其包括一電子構件其爲一處理器1 2與一冷卻系統】4 的开> 式。該冷卻系統1 4包括一系統電源供應器1 6，複數 個η型熱電元件1 8，複數個p型熱電元件20，複數個導 體2〇〇，複數個溫度感測器24，及一控制設備26。 處理器1 2可被分割成具有一區域2 8的陣列之行與 列，其被界定成各別的橫與列會交會。處理器1 2具有〜 積體電路其在操作時會產生熱。被該處理器1 2產生的熱 -4- 1266175 (2) 在某些區域2 8會比在其它區域多且會隨著時間改變。一 熱點3 0會被產生在處理器1 2在區域2 8的一個位置上的 溫度高於在該區域2 8的其它位置的溫度的地方。 複數個熱電元件1 8及2 0係位在每一個區域2 8上。 在一特定的區域2 8上的熱電元件1 8及2 0係以串聯的方 式彼此相連接。當電流通過每一串聯相連接的熱電元件 18及20時，該電流引導在一通過每一 η型熱電元件18 之從該紙張出來的方向上且導引在一通過每一 Ρ型熱電元 件20之進入到該紙張內的方向上。熱電元件18及20然 後在一從該紙張出來的方向上將熱帶走，這對於熟習此技 藝者而言應可被輕易地瞭解。 在一特定的區域2 8上的熱電元件1 8及2 0組係用兩 個導體2 2連接至該系統電源供應器1 6。其中的一個導體 22提供電力給一特定的區域28上的熱電元件18及20組 中的一第一個熱電元件。另一個導體22將該特定的區域 2 8上的熱電元件1 8及2 0組的最後一個熱電元件接地或 連接至一由該系統電力供應器1 6所提供的參考電壓。 溫度感測器24係位在熱電元件1 8與20之間。每一 溫度感測器2 4係位每一區域2 8的中心處且被位在該區域 28上的熱電元件18與20所包圍。區域28的數目與溫度 感測器的數目相等，使得每一溫度感測器24都位在各個 區域2 8的中心。 該控制設備26包括複數個恆溫器32。每一恆溫器32 都位在各個導體2 2上，提供電力給位在一區域2 8上的熱 -5 - 1266175 (3) 電元件1 8與2 0。因此，區域2 8數目等於恆溫器3 2的數 目。每一溫度感測器24都被連接到一恆溫器3 2上。每一 恆溫器32在該溫度感測器24所感測到的溫度高於一預定 的溫度時會被關閉，且在該溫度低於該預定的溫度時會被 切換到開啓。 在使用時，處理器12被操作且會在區域28上產生一 熱點3 0，在熱點的位置上處理器1 2的溫度高於該預定的 溫度，而區域2 8上的其它位置的溫度則低於該預定的溫 度。位在該具有熱點30的區域28上的溫度感測器24將 會測到該高於預定溫度的溫度並切換與其相連接的恆溫器 32，使得電流經由導體22被引導通過到達位在該具有熱 點3 0之區域2 8上之以串聯方式連接的熱電元件1 8及 2〇。因爲電流流經位在熱點30上的熱電元件18及20， 所以熱電元件1 8及2 0可將熱從該熱點3 0處帶走。不會 有電流流過位在低於預定溫度的區域2 8上的熱電元件18 及2 0。因此，只有具有熱點3 0的區域2 8才會被冷卻組 件1 4冷卻。它的一項好處爲電力可被節約且處理器1 2的 溫度在各區域2 8之間可被保持的更爲均勻。 如第2圖所示的，冷卻系統1 4可包括絕緣的陶瓷板 36及38。熱電元件18及20被安裝在陶瓷板36及38之 間。因此，被均勻地設置在各區域2 8上的熱電元件1 8及 20是位在一封裝內。包括所有熱電元件1 8及20在內的 該封裝在被安裝於處理器1 2的頂上之前可被搬運及輸 送。溫度感測器24都被附裝在陶瓷板3 6上一起被運送， -6- 1266175 (5) 電元件組的電力，藉以提高或降低該冷卻系統1 4的冷卻 能力。 第5圖顯示電腦子系統〗〇的其它構件。電腦子系統 1 0進一步包含一匯流排1 1 1 2，及與匯流排相連接之快取 記憶體1 1 1 6，主記憶體1 1 1 8，軟碟機1 1 2 0，光碟機（C D -R0M)1 122，硬碟機1123，監視器1124其具有一有顯示 區的螢幕，鍵盤1126，及滑鼠1128。一程式形式的指令 表可被儲存在一光碟片中且可被載入到該CD-ROM1122 中。該等程式指令可被載入到快取記憶體1 1 1 6及主記億 體1118中，而更多指令可位在該光碟片上及硬碟機的硬 碟上。軟碟機1120或硬碟機1123可被用來取代CD-ROM 1 122來將指令載入到電腦子系統1〇中。該等指令可 被處理器1 2以一邏輯方式讀取，這可確保該程式的適當 執行。使用者可使用滑鼠1 1 2 8或鍵盤1 1 2 6來互動。滑鼠 1 1 2 8或鍵盤1 1 2 6可產生一各自的訊號。該訊號被送經匯 流排1 1 1 2且最終將到達處理器1 2，處理器將回應該訊號 並變更該程式的執行。處理器1 2執行該程式的結果爲控 制被儲存在主記憶體1 Π 8，快取記憶體1 1 1 6，硬碟機 1 1 2 3或C D - R Ο Μ 1 1 2 2中的資訊要如何被顯示在該監視器 1 1 2 4的顯示區上。 雖然謀些舉例性的實施例已被描述及顯示在附圖中， 但應被瞭解的是，這些實施例只是本發明的例子並非限 制，且本發明並不侷限於本文中所顯示及描述的特定結構 及安排，因爲熟習此技藝者可在不偏離本發明的精神下完 1266175 (6) 成不同的變化。 【圖式簡單說明】 本發明將參照附圖中所示之例子來加以說明，其中： 第1圖爲一依據本發明的一實施例之電腦子系統的平 面圖，其具有一冷卻系統其可冷卻該子系統的一處理器的 各獨立區域； 第2圖爲該電腦子組件的構件的側視圖； 第3圖爲一依據本發明的另一實施例之電腦子系統的 平面圖，其具有一冷卻系統，該冷卻系統具有一監視及回 饋電路’它可偵測在該中央電力控制模組上的各個區域的 溫度’該中央電力控制模組控制著區段（zone)電力控制模 組； 第4圖爲依據本發明的另一實施例之電腦子系統的構 件的側視圖’其中一監視及回饋電路偵測與被供應至一處 理器的電力相關的資料及該處理器的電力資料被用來控制 該處理器的冷卻；及 第5圖爲一方塊圖，其顯示該電腦子系統的其它構 件。 【主要元件符號說明】 10 電腦子系統 12 處理器 ]4 冷卻系統 -9- 1266175 (7) 16 系統電源供應器 18 η型熱電元件 20 Ρ型熱電元件 22 導體 24 溫度感測器 26 控制設備 28 區域 3 0 熱點 32 恆溫器 36 陶瓷板 3 8 陶瓷板 110 電腦子組件 112 監視及回饋電路 1 14 控制設備 116 中央電力控制模組 118 區段電力控制模組 120 電力監視電路 1112 匯流排 1123 硬碟機 1116 快取記憶體 1118 主記憶體 1120 軟碟機 24 監視器 1126 鍵盤 -10- 1266175 (8) 1128 滑鼠 1122 光碟機（CD-ROM)

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Claims (1)

1266175 ：；ϊ . ’“w’ ‘ 〜 ..'….—j 十、申請專利範圍 附件4A : 第93 1 3 3 3 64號專利申請案 中文申請專利範圍替換本 民國95年4月 3 日修正 1 .一種用於一電子構件的冷卻系統，其包含： 複數個熱電元件，其被設置在該電子構件之複數個不 同的區域之上； 複數個連接至該等熱電元件之導體，用以提供電流到 該等熱電元件使得該等熱電元件將熱從各自的區域抽走； 及 一連接至該等導體的控制設備，其包括複數個恆溫器 其根據各區域的溫度是在一預定的設定點之上或之下來將 流到各熱電元件的電流分別切換爲關（off)或開（on)用以根 據在不同區域所產生的熱來控制被提供到該等熱電元件的 電流。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之冷卻系統，其更包 含： 複數個感測器，該控制設備從該等感測器接收代表在 不同區域所產生的熱的變數。 3·如申請專利範圍第2項所述之冷卻系統，其中該等 感測器爲溫度感測器。 4 ·如申請專利範圍第2項所述之冷卻系統，其中該等 感測器爲用來量測供給至該等電子構件之電力（power)的 電力感測器。 1266175 5 ·如申請專利範圍第〗項所述之冷卻系統，其中該等 區域具有中心點，它們在X及y方向上彼此間隔開來。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之冷卻系統，其中該等 中心點形成一陣列。 7 ·如申請專利範圍第6項所述之冷卻系統，其中每一 個區域及每一熱電元件都有一感測器，其中流到在各區域 上的各個熱電元件的電流都被獨立地控制。 8 .如申請專利範圍第7項所述之冷卻系統，其中每一 感測器都被一各自的熱電元件陣列所包圍。 9·一種電腦子系統，其包含： 一電子構件，其在被操作時會產生熱； 複數個熱電元件，其被設置在該電子件之複數個不同 的區域之上； 複數個連接至該等熱電元件之導體，用以提供電流到 該等熱電元件使得該等熱電元件將熱從各自的區域被帶 走；及 一連接至該等導體的控制設備，其包括複數個恆溫器 其根據各區域的溫度是在一預定的設定點之上或之下來將 流到各熱電元件的電流分別切換爲關（off)或開（〇n)，用以 根據在不同區域所產生的熱來控制被提供到該等熱電元件 的電流。 1 0.如申請專利範圍第9項的電腦子系統，其中該電 子構件爲一處理器，且該電腦子系統更包含一記憶體及一 連接至該處理器之輸入/輸出裝置。 -2 - 1266175 1 1 ·如申請專利範圍第9項的電腦子系統，其更包 含： ' 複數個感測器，該控制設備從該等感測器接收代表在 不同區域所產生的熱的變數。 1 2 · —種冷卻一電子構件的方法，其包含： 提供電流至複數個設置在該電子構件的複數個不同區 域上之熱電元件，使得該等熱電元件將熱從各自的區域抽 走；及 春 使用複數個根據各區域的溫度是在一預定的設定點之 上或之下來將流到各熱電元件的電流分別切換爲關（off)或 開（on)的恆溫器來根據在不同區域所產生的熱來控制提供 到該等熱電元件的電流。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之方法，其更包含： 感測代表在該等不同的區域產生之熱的變數，該電流 是根據該等變數來控制的。 14.如申請專利範圍第13項之方法，其中該等變數爲 鲁 溫度測量値。 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項之方法，其中該等變數爲 被量測之流到該電子構件的電力。 16·如申請專利範圍第12項之方法，其在每一區域上 的該等熱電元件包括以串聯方式連接至交替的p型及n型 熱電元件。 17·—種用於電子構件的冷卻系統，其包含： 複數個熱電元件，其被設置在該電子構件之複數個不 -3 - 1266175 同的區域之上； 複數個連接至該等熱電元件之導體，用以提供電流到 該等熱電元件使得該等熱電元件將熱從各自的區域抽走； 及 一連接至該等導體的控制設備，其包括一中央電力控 制模組及複數個區段電力控制模組它們是在該電力控制模 組的控制之下用以提供各別的電流至熱電元件，藉以根據 在不同區域所產生的熱來控制提供到該等熱電元件的電 流。 I 8 ·如申請專利範圍第1 7項所述之冷卻系統，其中該 控制設備包括一中央電力控制模組及複數個區段電力控制 模組它們是在該電力控制模組的控制之下用以提供各別的 電流至熱電元件。 1 9·如申請專利範圍第1 8項所述之冷卻系統，其中每 一個區域及每一熱電元件都有一感測器，其中流到在各區 域上的各個熱電元件的電流都被獨立地控制。 20·如申請專利範圍第19項所述之冷卻系統，其中在 每一區域之上的熱電元件都包括以串聯方式連接之交替的 P型及η型熱電元件。 2 1·—種用於電子構件的冷卻系統，其包含： 複數個熱電元件，其被設置在該電子構件之複數個不 同的區域之上，該等區域具有中心點，該等中心點在X及 y方向上彼此間隔開來； 複數個連接至該等熱電元件之導體，用以提供電流到 -4- 1266175 該等熱電元件使得該等熱電元件將熱從各自的區域抽走； 及 一連接至該等導體的控制設備，其連接至該等導體用 以根據在不同區域所產生的熱來控制被提供到該等熱電元 件的電流。 2 2· —種電腦子系統，其包含： 一電子構件，其在被操作時會產生熱； 複數個熱電元件，其被設置在該電子件之複數個不同 的區域之上； 複數個連接至該等熱電元件之導體，用以提供電流到 該等熱電元件使得該等熱電元件將熱從各自的區域被帶 走；及 一連接至該等導體的控制設備，其包括一中央電力控 制模組及複數個區段電力控制模組它們是在該電力控制模 組的控制之下用以提供各別的電流至熱電元件，藉以根據 在不同區域所產生的熱來控制提供到該等熱電元件的電 流。 23.如申請專利範圍第22項的電腦子系統，其中該控 制設備包括一中央電力控制模組及複數個區段電力控制模 組它們是在該電力控制模組的控制之下用以提供各別的電 流至熱電元件。 24·如申請專利範圍第23項的電腦子系統，其中每一 個區域及每一熱電元件都有一感測器，其中流到在各區域 上的各個熱電元件的電流都被獨立地控制。 -5- 1266175 25 ·如申請專利範圍第24項所述之電腦子系統，其中 在每一區域之上的熱電元件都包括以串聯方式連接之交替 的P型及η型熱電元件。 2 6 · —種電腦子系統，其包含： 一電子構件，其在被操作時會產生熱； 複數個熱電元件，其被設置在該電子件之複數個不同 的區域之上，該等區域具有中心點，該等中心點在X及y 方向上彼此間隔開來； 複數個連接至該等熱電元件之導體，用以提供電流到 該等熱電元件使得該等熱電元件將熱從各自的區域抽走； 及 一連接至該等導體的控制設備，其連接至該等導體用 以根據在不同區域所產生的熱來控制被提供到該等熱電元 件的電流。 27.—種冷卻一電子構件的方法，其包含： 提供電流至複數個設置在該電子構件的複數個不同區 域上之熱電元件，使得該等熱電元件將熱從各自的區域抽 走；及 使用一中央電力控制模組及複數個區段電力控制模組 來根據在不同區域所產生的熱來控制提供到該等熱電元件 的電流，其中該中央電力控制模組及該複數個區段電力控 制模組是是在該電力控制模組的控制之下用以提供各別的 電流至熱電元件。 2 8 . —種冷卻一電子構件的方法，其包含： -6- 1266175 提供電流至複數個電熱元件’使得該等熱電元件將熱 從各自的區域抽走，其中該等複數個電熱兀件係設置在該 電子構件之在X及y方向上彼此間隔開來的複數個不同區 域上；及 根據在不同區域所產生的熱來控制提供到該等熱電元 件的電流。