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TWI898197B - 散熱控制方法以及適用此散熱控制方法之電子設備與可攜式電子裝置 - Google Patents

散熱控制方法以及適用此散熱控制方法之電子設備與可攜式電子裝置

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TWI898197B
TWI898197B TW112111249A TW112111249A TWI898197B TW I898197 B TWI898197 B TW I898197B TW 112111249 A TW112111249 A TW 112111249A TW 112111249 A TW112111249 A TW 112111249A TW I898197 B TWI898197 B TW I898197B
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TW
Taiwan
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cooling
power consumption
electronic device
wattage
portable electronic
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TW112111249A
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郭智堯
張雅涵
黃皇捷
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華碩電腦股份有限公司
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Abstract

本案提供一種散熱控制方法，適用於一可攜式電子裝置，且可攜式電子裝置適於安裝一散熱背夾，且散熱背夾包含一致冷晶片以及一散熱風扇，其中，致冷晶片具有一可調整之致冷功耗，散熱風扇具有一解熱瓦數。此散熱控制方法包含：偵測可攜式電子裝置之一即時系統功耗；取得致冷功耗與解熱瓦數；判斷即時系統功耗與致冷功耗之總和是否大於解熱瓦數；以及若總和大於解熱瓦數，調降致冷功耗。本案並提供適用此散熱控制方法之電子設備與可攜式電子裝置。

Description

散熱控制方法以及適用此散熱控制方法之電子設備與可攜式電子裝置
本案是有關於電子裝置之控制方法，尤其是關於一種散熱控制方法及適用此散熱控制方法之可攜式電子裝置。
目前市面上的電子裝置在利用致冷晶片進行散熱時，往往會以致冷晶片的最大功率進行運作，而未能考量到所搭配之散熱風扇的散熱能力，因而往往導致耗電增加，卻又沒有產生顯著的散熱效果。
本案提供一種散熱控制方法，適用於一可攜式電子裝置。此可攜式電子裝置適於安裝一散熱背夾，且散熱背夾包含一致冷晶片以及一散熱風扇，其中，致冷晶片具有一可調整之致冷功耗，散熱風扇具有一解熱瓦數。此散熱控制方法包含：偵測可攜式電子裝置之一即時系統功耗；取得致冷功耗與解熱瓦數；判斷即時系統功耗與致冷功耗之總和是否大於解熱瓦數；以及若總和大於解熱瓦數，調降致冷功耗。
本案並提供一種可攜式電子裝置，適於安裝一散熱背夾，散熱背夾包含一致冷晶片以及一散熱風扇，其中，致冷晶片具有一可調整之致冷功耗，散熱風扇具有一解熱瓦數。此可攜式電子裝置包含一連接器以及一控制單元。連接器係用以電性連接於散熱背夾。控制單元係電性耦接於連接器，用以偵測可攜式電子裝置之一即時系統功耗；透過連接器取得致冷功耗與解熱瓦數；判斷即時系統功耗與致冷功耗之總和是否大於解熱瓦數；以及若總和大於解熱瓦數，經由連接器輸出一指令至散熱背夾以調降致冷功耗。
本案並提供一種電子設備。此電子設備包含一散熱背夾以及一可攜式電子裝置，散熱背夾包含一致冷晶片、一散熱風扇以及一控制器。其中，致冷晶片具有一致冷功耗。散熱風扇具有一解熱瓦數。控制器係電性耦接於致冷晶片以及散熱風扇，用以調整致冷功耗並控制散熱風扇之運轉。散熱背夾安裝於可攜式電子裝置，可攜式電子裝置包含一連接器以及一控制單元。連接器用以電性連接於散熱背夾。控制單元電性耦接於連接器，用以偵測可攜式電子裝置之一即時系統功耗；透過連接器取得致冷功耗與解熱瓦數；判斷即時系統功耗與致冷功耗之總和是否大於解熱瓦數；以及若總和大於解熱瓦數，經由連接器輸出一指令至控制器以調降致冷功耗。
本案所提供之散熱控制方法會一併考量可攜式電子裝置之即時系統功耗、致冷晶片所產生之致冷功耗、以及散熱風扇所具有之解熱瓦數，進而進行控制，如此，即可避免整體耗電增加卻未能產生顯著散熱效果之問題產生。
下面將結合示意圖對本案的具體實施方式進行更詳細的描述。根據下列描述和申請專利範圍，本案的優點和特徵將更清楚。需說明的是，圖式均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本案實施例的目的。
第一圖係依據本案一實施例所提供之散熱控制方法之流程圖。第二圖係適用第一圖之散熱控制方法之一電子設備10之立體示意圖。第三圖係適用第一圖之散熱控制方法之一電子設備10之方塊圖。
如圖中所示，本案所提供之散熱控制方法適用於一可攜式電子裝置100，此可攜式電子裝置100適於安裝一散熱背夾200。當散熱背夾200安裝於可攜式電子裝置100，此可攜式電子裝置100與散熱背夾200係構成一電子設備10。散熱背夾200係安裝於可攜式電子裝置100之背蓋110。此可攜式電子裝置100可以是一智慧型手機或是一平板電腦。
散熱背夾200包含一致冷晶片220、一散熱風扇240以及一控制器260。其中，致冷晶片220具有一致冷功耗P1。散熱風扇240具有一解熱瓦數P2。致冷功耗P1是指致冷晶片220進行運作時所產生之功耗，其單位為瓦(Watt)。解熱瓦數P2是指散熱風扇240進行運作時所能帶走的熱量，其單位為瓦。
控制器260係電性耦接於致冷晶片220以及散熱風扇240，用以調整致冷晶片220之致冷功耗P1並控制散熱風扇240之運轉。關於調整致冷晶片220之致冷功耗P1，舉例來說，可透過控制致冷晶片220之冷面與熱面的溫度差來調整致冷功耗P1。溫度差越小，所產生之致冷功耗P1就越少。一實施例中，此控制器260可以是一微控制器(MCU)。
可攜式電子裝置100包含一連接器120以及一控制單元140。連接器120用以電性連接於散熱背夾200。控制單元140係電性耦接於連接器120，並透過連接器120控制散熱背夾200之運作。控制單元140並可偵測此可攜式電子裝置100之即時系統功耗P3。一實施例中，即時系統功耗P3可以是可攜式電子裝置100之主要硬體元件之功耗的加總，舉例來說，即時系統功耗P3可包含中央處理單元(CPU)、繪圖處理單元(GPU)、記憶體之即時功耗之加總。
一實施例中，連接器120係一通用序列埠連接器120，此連接器120除了可用於傳輸資料，並可用於傳輸電力。也就是說，在必要時，可攜式電子裝置100可透過連接器120供電至散熱背夾200。一實施例中，控制單元140係一嵌入式控制器(Embedded Controller, EC)。
請回到第一圖所示，本案之散熱控制方法包含以下步驟。
首先，如判斷步驟S110所述，確認致冷晶片220是否啟用。若是致冷晶片220尚未啟用，此流程結束。若是致冷晶片220已經啟用，此流程前進至步驟S120。
隨後，如步驟S120所述，偵測可攜式電子裝置100之一即時系統功耗P3。此步驟可由可攜式電子裝置100之控制單元140執行。
隨後，如步驟S140所述，取得致冷功耗P1與解熱瓦數P2。此步驟可由可攜式電子裝置100之控制單元140執行。控制單元140可透過連接器120與散熱背夾200溝通以取得致冷晶片220當下之致冷功耗P1，並確認散熱風扇240之規格以取得解熱瓦數P2。
接下來，如判斷步驟S160所述，判斷即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和是否大於解熱瓦數P2。此步驟可由可攜式電子裝置100之控制單元140執行。
若即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和大於解熱瓦數P2，此流程前進至步驟S180，調降致冷功耗P1。若即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和小於解熱瓦數P2，此流程結束，致冷晶片220依照原本的致冷功耗P1進行運作。此步驟可由可攜式電子裝置100之控制單元140搭配散熱背夾200之控制器260執行。
本實施例所提供之散熱控制方法是先偵測即時系統功耗P3，然後再取得致冷功耗P1與解熱瓦數P2。不過本案不限於此。其他實施例中，前述步驟S120與S140可以對調。又，其他實施例中，也可以是先偵測散熱風扇240之規格以取得其解熱瓦數P2，然後再偵測即時系統功耗P3與致冷功耗P1。
第四圖係第一圖中之步驟S180之另一實施例。如圖中所示，承接步驟S160，若即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和大於解熱瓦數P2，此流程前進至步驟S482，計算即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和與解熱瓦數P2之一差值dP。隨後，如步驟S484所述，將致冷功耗P1減去差值dP作為調降後之致冷功耗P1。
舉例來說，假設即時系統功耗P3為60瓦，致冷功耗P1為20瓦，解熱瓦數P2為75瓦。即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和為80瓦，大於解熱瓦數P2。即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和與解熱瓦數P2之差值dP為5瓦（80瓦減去75瓦）。此時，就會將原本20瓦的致冷功耗P1調降為15瓦（20瓦減去5瓦）。
第五圖係第一圖中之步驟S180之又一實施例。本實施例係適用於致冷晶片220提供有可供調整之複數功耗階段L1, L2, L3之情形。各功耗階段L1, L2, L3分別對應至一功耗範圍R1, R2, R3以及一階段功耗值V1, V2, V3。本實施例以三個功耗階段L1, L2, L3為例。此三個功耗階段L1, L2, L3所對應的功耗範圍R1, R2, R3互不重疊。
如圖中所示，承接步驟S160，若即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和大於解熱瓦數P2，此流程前進至步驟S582，計算總和與解熱瓦數P2之一差值dP。隨後，如步驟S584所述，依據差值dP落入之功耗範圍R1, R2, R3，確認差值dP對應之功耗階段L1, L2, L3。接下來，如步驟S586所述，將致冷功耗P1調整至功耗階段L1, L2, L3所對應之階段功耗值V1, V2, V3。
舉例來說，假設即時系統功耗P3為70瓦，致冷功耗P1為20瓦，解熱瓦數P2為75瓦。即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和為90瓦，大於解熱瓦數P2。即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和與解熱瓦數P2之差值dP為15瓦（90瓦減去75瓦）。
假設致冷晶片220具有三個功耗階段L1, L2, L3，所對應的階段功耗值V1, V2, V3分別為0瓦功耗（也就是無功耗）、10瓦功耗與20瓦功耗，其中，0瓦功耗是對應於0至10瓦（但不包含10瓦）之功耗範圍R1，10瓦功耗是對應於10至20瓦（但不包含20瓦）之功耗範圍R2，20瓦功耗是對應於20瓦以上（但不包含20瓦）之功耗範圍R3。
即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和與解熱瓦數P2之差值dP為15瓦，落入對應於10瓦功耗之功耗範圍R2。如此，就會將原本20瓦的致冷功耗P1調降為對應於功耗範圍R2之階段功耗值V1，也就是10瓦。
前述第四與五圖之實施例係依據即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和與解熱瓦數P2之差值dP調降致冷功耗P1。不過，本案亦不限於此。其他實施例中，若即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和大於解熱瓦數P2，亦可以直接依據一預設值調降致冷功耗P1，以簡化控制流程。
第六圖係依據本案另一實施例所提供之散熱控制方法之流程圖。本實施例與第一實施例之主要差異在於，本實施例增加一判斷步驟判斷散熱風扇240是否已達到最高轉速。此散熱控制方法亦可適用於第二圖與第三圖所示之電子設備10。
首先，如判斷步驟S610所述，確認致冷晶片220是否啟用。若是致冷晶片220尚未啟用，此流程結束。若是致冷晶片220已經啟用，此流程前進至步驟S620。
隨後，如步驟S620所述，偵測可攜式電子裝置100之一即時系統功耗P3。隨後，如步驟S640所述，取得致冷功耗P1與解熱瓦數P2。前述步驟S610、S620與S640步驟類似於第一圖中之步驟S110、S120與S140。
接下來，如判斷步驟S660所述，判斷即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和是否大於解熱瓦數P2。若即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和大於解熱瓦數P2，此流程前進至判斷步驟S670。若即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和小於解熱瓦數P2，此流程結束。
如判斷步驟S670所述，判斷散熱風扇240是否到達最高轉速。若是散熱風扇240已達到最高轉速，此流程前進至步驟S680，調降致冷功耗P1。若是散熱風扇240尚未達到最高轉速，此流程前進至步驟S690，提高散熱風扇240之轉速。
依據第六圖所示，即使即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和大於當下散熱風扇240所提供之解熱瓦數P2，此散熱控制方法會再確認散熱風扇240是否以及達到最高轉速，也就是確認散熱風扇240是否可提供更大的解熱瓦數P2，並且只在散熱風扇240無法提供更大的解熱瓦數P2的情況下，才會調降致冷功耗P1。如此，可確保致冷晶片220充分發揮其效能。
第七圖係依據本案又一實施例所提供之散熱控制方法之流程圖。本實施例與第一實施例之主要差異在於，本實施例在調降致冷功耗P1之步驟前增加一判斷步驟判斷是否採自動模式調降致冷功耗P1。此散熱控制方法亦可適用於第二圖與第三圖所示之電子設備10。
首先，如判斷步驟S710所述，確認致冷晶片220是否啟用。若是致冷晶片220尚未啟用，此流程結束。若是致冷晶片220已經啟用，此流程前進至步驟S720。
隨後，如步驟S720所述，偵測可攜式電子裝置100之一即時系統功耗P3。隨後，如步驟S740所述，取得致冷功耗P1與解熱瓦數P2。前述步驟S710、S720與S740步驟類似於第一圖中之步驟S110、S120與S140。
接下來，如判斷步驟S760所述，判斷即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和是否大於解熱瓦數P2。若即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和大於解熱瓦數P2，此流程前進至判斷步驟S770，判斷是否採自動模式調降致冷功耗P1。若即時系統功耗P3與致冷功耗P1之總和小於解熱瓦數P2，此流程結束。
在判斷步驟S770中，判斷是否採自動模式調降致冷功耗P1。若是採自動模式調降致冷功耗P1，此流程前進至步驟S780，調降致冷功耗P1。若非採自動模式調降致冷功耗P1，此流程前進至步驟S790，產生一提示訊號提醒使用者即時系統功耗P3與致冷功耗P1的總和大於散熱風扇240所能提供之解熱瓦數P2。此提示訊號可以是一提醒視窗、一聲音訊號或是一光訊號。
本案所提供之散熱控制方法會一併考量可攜式電子裝置100之即時系統功耗P3、致冷晶片所產生之致冷功耗P1、以及散熱風扇240所具有之解熱瓦數P2，進而進行控制，如此，即可避免可攜式電子裝置100與散熱背夾200之整體耗電增加卻未能產生顯著散熱效果之問題產生。
上述僅為本案較佳之實施例而已，並不對本案進行任何限制。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本案的技術手段的範圍內，對本案揭露的技術手段和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本案的技術手段的內容，仍屬於本案的保護範圍之內。
10: 電子設備 100: 可攜式電子裝置 200: 散熱背夾 220: 致冷晶片 240: 散熱風扇 260: 控制器 110: 背蓋 120: 連接器 140: 控制單元 P1: 致冷功耗 P2: 解熱瓦數 P3: 即時系統功耗 dP: 差值 L1, L2, L3: 功耗階段 V1, V2, V3: 階段功耗值 R1, R2, R3: 功耗範圍 S110, S120, S140, S160, S180, S482, S484, S582, S584, S586, S610, S620, S640, S660, S670, S680, S690, S710, S720, S740, S760, S770, S780, S790: 步驟
第一圖係依據本案一實施例所提供之散熱控制方法之流程圖； 第二圖係適用第一圖之散熱控制方法之一電子設備之立體示意圖； 第三圖係適用第一圖之散熱控制方法之一電子設備之方塊圖； 第四圖係第一圖中之步驟S180之另一實施例； 第五圖係第一圖中之步驟S180之又一實施例； 第六圖係依據本案另一實施例所提供之散熱控制方法之流程圖；以及 第七圖係依據本案又一實施例所提供之散熱控制方法之流程圖。
S110, S120, S140, S160, S180: 步驟

Claims (10)

  1. 一種散熱控制方法，適用於一可攜式電子裝置，且該可攜式電子裝置適於安裝一散熱背夾，且該散熱背夾包含一致冷晶片以及一散熱風扇，其中，該致冷晶片具有一可調整之致冷功耗，該散熱風扇具有一解熱瓦數，該散熱控制方法包含： 偵測該可攜式電子裝置之一即時系統功耗； 取得該致冷功耗與該解熱瓦數； 判斷該即時系統功耗與該致冷功耗之總和是否大於該解熱瓦數；以及 若該總和大於該解熱瓦數，調降該致冷功耗。
  2. 如請求項1所述之散熱控制方法，其中，若該總和大於該解熱瓦數，調降該致冷功耗之步驟包含： 計算該總和與該解熱瓦數之一差值；以及 依據該差值調降該致冷功耗。
  3. 如請求項2所述之散熱控制方法，其中，依據該差值調降該致冷功耗之步驟包含： 將該致冷功耗減去該差值作為調降後之致冷功耗。
  4. 如請求項2所述之散熱控制方法，其中，該致冷晶片提供有複數功耗階段，各該功耗階段係對應至一功耗範圍以及一階段功耗值，依據該差值調降該致冷功耗之步驟包含： 依據該差值落入之該功耗範圍，確認該差值對應之該功耗階段；以及 將該致冷功耗調整至該功耗階段所對應之該階段功耗值。
  5. 如請求項1所述之散熱控制方法，其中，在判斷該即時系統功耗與該致冷功耗之該總和是否大於該解熱瓦數之步驟前，更包含： 判斷該散熱風扇是否到達最高轉速。
  6. 一種可攜式電子裝置，適於安裝一散熱背夾，該散熱背夾包含一致冷晶片以及一散熱風扇，其中，該致冷晶片具有一可調整之致冷功耗，該散熱風扇具有一解熱瓦數，該可攜式電子裝置包含： 一連接器，用以電性連接於該散熱背夾；以及 一控制單元，電性耦接於該連接器，用以： 偵測該可攜式電子裝置之一即時系統功耗； 透過該連接器取得該致冷功耗與該解熱瓦數； 判斷該即時系統功耗與該致冷功耗之總和是否大於該解熱瓦數；以及 若該總和大於該解熱瓦數，經由該連接器輸出一指令至該散熱背夾以調降該致冷功耗。
  7. 如請求項6所述之可攜式電子裝置，其中，該連接器係一通用序列埠連接器。
  8. 如請求項6所述之可攜式電子裝置，其中，該控制單元係一嵌入式控制器。
  9. 一種電子設備，包含： 一散熱背夾，包含： 一致冷晶片，具有一致冷功耗； 一散熱風扇，具有一解熱瓦數；以及 一控制器，電性耦接於該致冷晶片以及該散熱風扇，用以調整該致冷功耗並控制該散熱風扇之運轉；以及 一可攜式電子裝置，該散熱背夾適於安裝於該可攜式電子裝置，該可攜式電子裝置包含： 一連接器，用以電性連接於該散熱背夾；以及 一控制單元，電性耦接於該連接器，用以： 偵測該可攜式電子裝置之一即時系統功耗； 透過該連接器取得該致冷功耗與該解熱瓦數； 判斷該即時系統功耗與該致冷功耗之總和是否大於該解熱瓦數；以及 若該總和大於該解熱瓦數，經由該連接器輸出一指令至該控制器以調降該致冷功耗。
  10. 如請求項9所述之電子設備，其中，該散熱背夾係以夾合方式固定於該可攜式電子裝置之一背蓋。
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