TWI590745B - 散熱模組及控制該散熱模組的方法 - Google Patents

Description

散熱模組及控制該散熱模組的方法

本發明是涉及一種散熱模組，特別是涉及一種用於對發熱電子元件散熱的散熱模組。

隨著中央處理器(CPU)等發熱電子元件功率的不斷提高，散熱問題越來越受到人們的重視，在電腦中更是如此，為了在有限的空間內高效地帶走系統產生的熱量，目前業界主要採用由吸熱板、熱管、散熱鰭片及風扇組成的散熱模組，將其安裝於CPU上，使吸熱板與CPU良好接觸以吸收CPU所產生的熱量。該方式的熱傳導路徑為：CPU產生的熱量經吸熱板和熱管傳至散熱鰭片，再由風扇產生的氣流將傳至散熱鰭片的熱量帶走。

為了達到高效率的熱傳導，散熱模組上的風扇會根據處理器的功率和溫度的實際情況做出相應的調整，現有的技術是利用模組外或者模組上的熱管溫度計測量溫度來控制風扇的轉動，傳統的控制方式為，當散熱模組溫度上升時，風扇轉速相應增加以達到降溫的效果。但在實際過程中，由於熱管的最大傳導熱量不足，該熱管局部燒乾，加熱端溫度不均勻，此時風扇轉速繼續增加並不一定能夠降低散熱模組的熱阻，導致處理器效能無法再向上提升，同時風扇由於加速運轉會導致耗電量增加並且雜訊也相對較大。

有鑒於此，有必要提供一種能合理自動控制至最佳效能的散熱模組及控制該散熱模組的方法。

一種散熱模組，包括用於與發熱元件熱連接的一吸熱板，熱管，鰭片組及風扇，該熱管包括與吸熱板連接的一蒸發端及與鰭片組連接的一冷凝端，該熱管的蒸發端設有至少兩個溫度感測器，該風扇提供冷卻氣流吹向該鰭片組，該散熱模組還包括一功能管理组件，該至少兩個溫度感測器持續測量該 熱管蒸發端的溫度並將所測溫度傳至該功能管理组件，該功能管理組件根據所測溫度調整該風扇轉速及/或該發熱元件。

一種控制散熱模組的方法，所述散熱模組包括用於與發熱元件熱連接的一吸熱板、鰭片組、熱管、風扇及功能管理組件，該熱管包括與吸熱板連接的一蒸發端及與鰭片組連接的一冷凝端，該熱管的蒸發端設有至少兩個溫度感測器，該風扇提供冷卻氣流吹向該鰭片組，在該功能管理組件內設定若干臨界溫度，使用溫度感測器測量熱管的蒸發端不同處的溫度，以及將所測量的溫度與臨界溫度作比較，並根據比較的結果調整該風扇的轉速及/或該發熱元件的工作狀態。

與現有技術相比，該散熱模組在熱管的蒸發端設有至少兩個溫度感測器，同時包括一功能管理組件，該功能管理組件根據熱管蒸發端不同處的不同溫度與臨界溫度做比較，調整風扇的轉速及/或發熱元件的工作狀態，促使該散熱模組自動控制至最佳效能，同時平衡風扇的耗電量並降低風扇轉動的雜訊

10‧‧‧散熱模組

11‧‧‧風扇

12‧‧‧鰭片組

13‧‧‧熱管

14‧‧‧吸熱板

15‧‧‧彈片

16‧‧‧功能管理組件

17‧‧‧處理器

111‧‧‧殼體

112‧‧‧扇輪

113‧‧‧扇葉

1111‧‧‧出風口

121‧‧‧鰭片

122‧‧‧流道

123‧‧‧穿孔

131‧‧‧蒸發端

132‧‧‧冷凝端

133‧‧‧溫度感測器

151‧‧‧結合部

152‧‧‧第一鎖合部

153‧‧‧第二鎖合部

154‧‧‧裝配孔

155‧‧‧螺絲

156‧‧‧配件

圖1為本發明一實施例中散熱模組的組裝圖。

圖2為圖1所示的散熱模組的另一角度的立體圖。

圖3為圖1所示的散熱模組的立體分解圖。

圖4為圖1所示的散熱模組的功能模組組合圖。

圖5為圖1所示的散熱模組熱阻和該風扇轉速的關係曲線圖。

圖6為圖4所示的散熱模組中功能管理組件的運行原理圖。

如圖1至圖4所示為本發明散熱模組10的一個較佳實施例，該散熱模組10包括一風扇11、一鰭片組12、一熱管13、一吸熱板14、一對將該散熱模組鎖合在電路板上的彈片15及一功能管理組件16。

風扇11包括一殼體111，該殼體111內設有一扇輪112和一扇葉113，該殼體111的一側形成一出風口1111，供風扇11產生的氣流通過。

該鰭片組12設置在所述風扇11的該出風口1111處。該鰭片組12包括若干平行相間排列的鰭片121，相鄰的兩鰭片121之間形成供氣流通過的流道122，且每一鰭片121中部相同位置形成一大小相同的穿孔123，該穿孔123呈矩形且尺寸與所述熱管13尺寸相匹配，用以收容連接該熱管13。

所述熱管13呈扁平彎曲狀，一般由具有良好導熱性的金屬製成，其包括一蒸發端131和一冷凝端132。該蒸發端131貼合於所述吸熱板14並由所述一對彈片15卡置固定，該熱管13蒸發端131設有至少2個溫度感測器133，本實施例中該溫度感測器133的數量為3。所述溫度感測器133持續測量該熱管13蒸發端131的溫度並及時傳至所述功能管理組件16。所述熱管13的該冷凝端132與該蒸發端131相互彎曲垂直，該冷凝端132穿過所述鰭片組12的穿孔與該鰭片組12相連接。

該吸熱板14呈平板狀，四周拐角處為短截面，該吸熱板14下表面與發熱電子元件如處理器17緊密貼合，上表面中部與所述熱管13的蒸發端131相互貼合，同時該一對彈片15與該吸熱板14部分相觸合。所述該一對彈片15呈對稱狀，並均為平面彎曲型結構。每一彈片15包括一結合部151、第一鎖合部152和第二鎖合部153，結合部151呈縱長直線狀並與該吸熱板14接觸，第一鎖合部152和第二鎖合部153分別從結合部151的兩端反向傾斜一定角度延伸形成。在第一鎖合部152和第二鎖合部153的末端均設有一個圓形裝配孔154，組裝時通過螺絲155和配件156聯合固定。

請參閱圖4，所述散熱模組10組裝時，該鰭片組12設置在該風扇11的出風口1111處，所述熱管13的該冷凝端132彎曲延伸穿過該鰭片組12的穿孔123與該鰭片組12相連接，該蒸發端131置於該吸熱板14的中部，並由所述一對彈片15卡置固定，所述吸熱板14下表面中部與處理器17相貼合，該吸熱板14通過該所述一對彈片15鎖合部的裝配孔154、螺絲155及配件156組合固定在電路板上，所述該功能管理組件16安裝在電路板(圖未示)上並與所述處理器17、風扇11相互關聯，從而配合調整該散熱模組10效能。

工作時，該吸熱板14與處理器17熱接觸並快速吸收其產生的熱量，並將熱量傳至與該吸熱板14熱接觸的熱管13的蒸發端131，再由熱管13將熱量傳 到鰭片組12，最後通過風扇11產生的氣流和該鰭片組12發生熱交換，將熱量最終散發到環境中去，以達到快速有效散熱的目的。

請再參閱圖5，該圖表示為散熱模組10的熱阻R和風扇11轉速的曲線關係，Qin表示處理器17生熱功率。當處理器17的生熱功率較低時，散熱模組10熱阻隨著風扇11轉速的增加而降低，如圖中Qin=35W對應曲線關係。隨著處理器17功率的增加，該散熱模組10的熱阻相對風扇11的轉速會呈現先減小後增大的關係，分別如圖5中Qin=40W、Qin=45W的對應關係曲線。通常情況下，處理器17運行功率都會大於40W，此時散熱模組10的熱阻對應風扇11的轉速呈現為先降後升的曲線關係。

請再同時參閱圖6，在工作過程中，該3個溫度感測器133持續測量該熱管13蒸發端131三個不同位置處的溫度S1、S2、S3，並將該三處的溫度持續傳至該功能管理組件16，該功能管理組件16根據該溫度感測器133的溫度不斷調整該風扇11的轉速和該處理器17的工作狀態。

具體地，在該功能管理組件16內設定一個第一臨界溫度T1，當三處溫度S1、S2或S3大於T1時，說明該處理器17生熱效果大於散熱效果，該功能管理組件16控制該風扇11轉速增加。

所述3個溫度感測器133持續測量，隨著處理器17的功率的變化，熱管13內可能有局部燒乾產生，如若產生，則蒸發端131內將有溫度不均現象。 在該功能管理組件16內設定一個第一差值溫度N1，當S1和S2的差值大於N1時，根據該散熱模組10熱阻R和風扇11轉速的關係曲線，散熱模組10的熱阻R已過最低點，此時風扇11轉速的繼續增加反而會增大該散熱模組10的熱阻，導致散熱效果降低，此時該功能管理組件16根據對S1、S2的差值與該第一差值溫度N1的比較判斷，則會降低風扇11的轉速以降低該散熱模組10的熱阻；當S1、S2溫度均大於T1且S1和S2之間的差值大於N1時，可以理解的，此時散熱模組10的熱阻已大於曲線中最低處熱阻且已發生熱管13溫度不均現象，該功能管理組件16將減小風扇11轉速以降低該散熱模組10的熱阻；如果所測量的S1、S2差值不大於N1，則維持處理器17的功率狀態。

優選地，該功能管理組件16還可設定一個第二差值溫度N2。該第二差值溫度N2的設定原理為，當S2和S3的溫度差值大於N2時，根據該散熱模組 10熱阻和風扇11轉速的關係曲線，熱阻R大於圖中最低點熱阻，即該散熱模組10的熱阻R此時仍未降至最低熱阻範圍內，風扇11轉速繼續降低以降低該散熱模組10的熱阻。

該功能管理組件16還設定一個第二臨界溫度T2，該第二臨界溫度T2的設定原理為，當S1、S2或S3的溫度大於T2時，根據該散熱模組10熱阻和風扇11轉速的關係曲線，熱阻R略小於圖中最低點熱阻，即該散熱模組10的熱阻已降至合理範圍，此時風扇11轉速相對合理，即使再提高風扇11的轉速，熱管13的相對溫度依然太大，散熱模組的散熱效能仍不能滿足散熱需求，因而該功能管理組件16被迫降低處理器17的功率，使處理器17切至低功率，以達到生熱效果和散熱效果的平衡。

本實施例中，當S1、S2差值滿足大於第一差值溫度N1或S2、S3的差值滿足大於第二差值溫度N2的條件時，散熱模組10的熱阻均大於曲線中最低處熱阻，且N1小於N2；臨界溫度T1小於臨界溫度T2。S3為一輔助測量點，可根據相同原理進行更精確範圍的判斷與調整，促使該散熱模組自動控制至最佳效能。本實施例中，該至少兩個溫度感測器的意義在於該熱管蒸發端溫度感測器的數量可包括S1，S2/包括S2，S3/包括S1，S2，S3，該功能流程圖中可包括N1差值溫度判斷的模塊/包括N2差值溫度判斷的模塊/包括N1和N2差值溫度判斷的模塊。實際工作中，該至少兩個溫度測量點可為多個，設定的臨界溫度也可為多個，可根據具體的情況進行設置判斷及調整。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

Claims (6)

1. 一種散熱模組，包括用於與發熱元件熱連接的一吸熱板，熱管，鰭片組及風扇，該熱管包括與吸熱板連接的一蒸發端及與鰭片組連接的一冷凝端，該熱管的蒸發端設有至少兩個溫度感測器，該風扇提供冷卻氣流吹向該鰭片組，其中該散熱模組還包括一功能管理組件，該至少兩個溫度感測器持續測量該熱管蒸發端的溫度並將所測溫度傳至該功能管理組件，該功能管理組件根據所測溫度調整該風扇轉速或該發熱元件，促使該散熱模組自動控制至最佳效能，該功能管理組件設定若干相關的臨界溫度，用以與溫度感測器所測的溫度對比，該功能管理組件設定一個第一臨界溫度T1，該至少兩個溫度感測器測量的溫度為S1、S2，當S1或S2大於T1時，風扇轉速增加，該功能管理組件設定一個第一差值溫度N1，當S1與S2之間的差值大於N1時，風扇轉速降低。
2. 如申請專利範圍第1項之散熱模組，其中該功能管理組件還設定一個第二差值溫度N2及第三個溫度感測器，該第三個溫度感測器測量的溫度為S3，當S2和S3之間的差值大於N2時，風扇轉速降低。
3. 如申請專利範圍第2項之散熱模組，其中該功能管理組件設定一個第二臨界溫度T2，當S1、S2或S3大於T2時，降低發熱元件的功率。
4. 一種控制散熱模組的方法，所述散熱模組包括用於與發熱元件熱連接的一吸熱板、鰭片組、熱管、風扇及功能管理組件，該熱管包括與吸熱板連接的一蒸發端及與鰭片組連接的一冷凝端，該熱管的蒸發端設有至少兩個溫度感測器，該風扇提供冷卻氣流吹向該鰭片組，該方法包括如下步驟：在該功能管理組件內設定若干臨界溫度；使用溫度感測器測量熱管的蒸發端不同處的溫度；以及將所測量的溫度與臨界溫度作比較，並根據比較的結果調整該風扇的轉速或該發熱元件的工作狀態，該功能管理組件設定一個第一臨界溫度T1，該至少兩個溫度感測器測量的溫度為S1、S2，當S1或S2大於T1時，風扇轉速增加，該功能管理組件設定一個第一差值溫度N1，當S1與S2之間的差值大於N1時，風扇轉速降低。
5. 如申請專利範圍第4項所述的控制散熱模組的方法，其中該功能管理組件還設定一個第二差值溫度N2及第三個溫度感測器，該第三個溫度感測器測量的溫度為S3，當S2和S3之間的差值大於N2時，風扇轉速降低。
6. 如申請專利範圍第5項所述的控制散熱模組的方法，其中該功能管理組件設定一個第二臨界溫度T2，當S1、S2或S3大於T2時，降低發熱元件的功率。