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TWI810995B - 散熱裝置及其控制方法 - Google Patents

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TWI810995B
TWI810995B TW111124322A TW111124322A TWI810995B TW I810995 B TWI810995 B TW I810995B TW 111124322 A TW111124322 A TW 111124322A TW 111124322 A TW111124322 A TW 111124322A TW I810995 B TWI810995 B TW I810995B
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TW
Taiwan
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value
temperature value
heating surface
cooling chip
heat dissipation
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TW111124322A
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TW202401704A (zh
Inventor
洪俊淼
饒治葦
黃資翔
李婕
許震瑜
楊志賢
吳宏榤
林亮仁
Original Assignee
華碩電腦股份有限公司
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Publication date
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Priority to US18/157,692 priority patent/US12471243B2/en
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Abstract

一種散熱裝置，用以裝設於一手持式電子裝置。此散熱裝置包含一致冷晶片、一溫度感測器、一濕度感測器以及一處理單元。致冷晶片具有一冷面以及一熱面，冷面係透過一熱傳導結構抵靠至手持式電子裝置之一發熱面，且具有一冷面溫度值。溫度感測器以及濕度感測器設於致冷晶片之鄰近區域，分別用以產生一環境溫度值以及一環境濕度值。處理單元電性連接於致冷晶片、溫度感測器以及濕度感測器，用以：依據環境溫度值以及環境濕度值以計算出一露點溫度值；以及依據冷面溫度值、露點溫度值以及手持式電子裝置之發熱面溫度值，判斷是否停止致冷晶片。

Description

散熱裝置及其控制方法
本案係關於一種散熱裝置及其控制方法，尤其是關於一種裝設於手持式電子裝置之散熱裝置及其控制方法。
隨著手機效能提升，手機運作時的發熱量也越來越高。手機發熱量增加除了會降低了手機的使用壽命，也會影響使用者的使用體驗。
為了提升手機的散熱效率，目前市面上已出現許多散熱裝置利用致冷晶片排除手機運作所產生之熱能。不過，採用致冷晶片進行散熱時，容易在系統內凝結出液態水，而造成系統的不穩定，甚至損毀。
本案提供一種散熱裝置，用以裝設於一手持式電子裝置，且手持式電子裝置具有一發熱面，發熱面具有一發熱面溫度值。此散熱裝置包含一致冷晶片、一溫度感測器、一濕度感測器以及一處理單元。其中，致冷晶片具有一冷面以及一熱面，冷面係透過一熱傳導結構抵靠至發熱面，且具有一冷面溫度值。溫度感測器係設於致冷晶片之一鄰近區域，用以產生一環境溫度值。濕度感測器係設於前述鄰近區域，用以產生一環境濕度值。處理單元電性連接於致冷晶片、溫度感測器以及濕度感測器，用以：依據環境溫度值以及環境濕度值以計算出一露點溫度值；以及依據冷面溫度值、露點溫度值以及發熱面溫度值，判斷是否停止致冷晶片。
本案並提供一種控制方法，用於一散熱裝置，此散熱裝置係用以裝設於一手持式電子裝置，且手持式電子裝置具有一發熱面以及一發熱瓦數。散熱裝置包含一致冷晶片、一溫度感測器以及一濕度感測器。其中，致冷晶片具有一冷面以及一熱面，冷面係透過一熱傳導結構抵靠至發熱面，且具有一冷面溫度值，溫度感測器係設於致冷晶片之一鄰近區域，濕度感測器係設於前述鄰近區域。此控制方法包含：利用溫度感測器以產生一環境溫度值；利用濕度感測器以產生一環境濕度值；偵測冷面以產生一冷面溫度值；偵測發熱面以產生一發熱面溫度值；依據環境溫度值以及環境濕度值以計算出一露點溫度值；以及依據冷面溫度值、露點溫度值以及發熱面溫度值，判斷是否停止致冷晶片。
本案所提供的散熱裝置及其控制方法，可偵測散熱裝置內之環境溫度值以及環境濕度值，進而計算出對應於散熱裝置內部環境之露點溫度值。然後再依據致冷晶片之冷面溫度值以及手持式電子裝置之發熱面之發熱面溫度值，判斷是否停止致冷晶片，如此即可防止致冷晶片持續運作導致凝水情形產生，且能在散熱運作以及防止凝水之間取得平衡。
本案所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。
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。
請參考第三A圖，本案之散熱裝置100係用以裝設於一手持式電子裝置20。此手持式電子裝置20具有一發熱面22，發熱面22具有一發熱面溫度值Tb。一實施例中，手持式電子裝置20係一智慧型手機，發熱面22係位於此智慧型手機之背蓋。
請參考第一圖至第五圖，此散熱裝置100包含一背板110、一殼體120、一致冷晶片130、一溫度感測器140、一濕度感測器150、一散熱片160、一風扇170以及一電路板180。
背板110係用以抵靠至手持式電子裝置20之發熱面22。殼體120係結合於背板110以定義出一內部空間。致冷晶片130、溫度感測器140、濕度感測器150、散熱片160、風扇170以及電路板180係位於此內部空間。
致冷晶片130具有一冷面132以及一熱面134，冷面132朝向背板110，熱面134位於冷面132之相對側。冷面132係透過一熱傳導結構112抵靠至發熱面22，且具有一冷面溫度值Tc。此熱傳導結構112係位於背板110。
一實施例中，此熱傳導結構112是由高導熱材料所製造之一板狀結構，例如一銅金屬板，以提升熱傳導效率。
溫度感測器140係設於致冷晶片130之一鄰近區域，用以產生一環境溫度值T1。如圖中所示，溫度感測器140係設置於背板110上，且靠近致冷晶片130。濕度感測器150係設於致冷晶片130之一鄰近區域，用以產生一環境濕度值M1。一實施例中，濕度感測器150係設置於散熱片160上。
散熱片160係設置於熱面134，用以增加散熱面積，提升散熱效率。一實施例中，散熱片160係利用導熱膠貼附於熱面134。風扇170係設置於散熱片160與殼體120之間，用以產生氣流帶走熱面134所散發之熱量。
電路板180上具有一處理單元182，其電性連接於致冷晶片130、溫度感測器140以及濕度感測器150，用以：依據環境溫度值T1以及環境濕度值M1以計算出一露點溫度值Td；以及依據冷面溫度值Tc、露點溫度值Td以及發熱面溫度值Tb，判斷是否停止致冷晶片130。
一實施例中，此處理單元182是一微控制器(MCU)。一實施例中，處理單元182係每間隔一預設時間更新露點溫度值Td、冷面溫度值Tc以及發熱面溫度值Tb，以判斷是否停止致冷晶片130。
處理單元182係電性連接手持式電子裝置20以接收對應於發熱面22之一發熱面溫度值Tb。一實施例中，散熱裝置100具有一連接器190用以插接於手持式電子裝置20，處理單元182可透過此連接器190電性連接於手持式電子裝置20以接收此發熱面溫度值Tb。此連接器190是一通用序列埠連接器。不過亦不限於此。
其他實施例中，散熱裝置100亦可透過無線方式（例如藍芽）電性連接於手持式電子裝置20以接收此發熱面溫度值Tb。又，其他實施例中，散熱裝置100之背板110上可設置一發熱面溫度感測器（未圖示），直接偵測發熱面溫度值Tb。
一實施例中，處理單元182係依據冷面溫度值Tc以及露點溫度值Td計算出對應於致冷晶片130之一第一熱量值Hc，依據發熱面溫度值Tb以及露點溫度值Td計算出對應於發熱面22之一第二熱量值Hb。
舉例來說，處理單元182可依據以下公式(1)計算出對應於致冷晶片130之第一熱量值Hc，並依據以下公式(2)計算出對應於發熱面22之第二熱量值Hb。
公式(1)：Hc=ms(Tc-Td)
公式(2)：Hb=ms(Tb-Td)
其中，m為系統之質量，s為系統之比熱。此系統係一虛擬發熱系統，對應於手持式電子裝置。
第一熱量值Hc代表將冷面溫度值Tc降低至露點溫度值Td所需排除的熱能。第二熱量值Hb代表將發熱面22由發熱面溫度值Tb降低至露點溫度值Td所需排除的熱能。
當第一熱量值Hc大於或等於第二熱量值Hb，表示致冷晶片130之冷面溫度值Tc距離露點溫度值Td仍有相當大的溫差，致冷晶片130持續運作不致於使散熱裝置100內部環境到達露點溫度。此時維持致冷晶片130之運作，而毋須擔心產生凝水情形。
反之，當第一熱量值Hc小於第二熱量值Hb，表示致冷晶片130之冷面溫度值Tc距離露點溫度值Td之溫差有限，致冷晶片130持續運作容易使散熱裝置100內部環境到達露點溫度。此時停止致冷晶片130之運作，以防止產生凝水情形。
當第一熱量值Hc小於第二熱量值Hb，處理單元182並不會停止風扇170運作，而會維持風扇170運作產生空氣對流，加強風扇170吹拂使散熱裝置100內部元件遠離凝水條件。
一實施例中，當第一熱量值Hc小於第二熱量值Hb，處理單元182可以增加風扇170轉速使散熱裝置100內部元件遠離凝水條件。又，其他實施例中，當第一熱量值Hc小於第二熱量值Hb，處理單元182可以停止風扇170運作以降低耗能。
前述實施例中，處理單元182在第一熱量值Hc小於第二熱量值Hb的情況下會直接停止致冷晶片130。不過本案不限於此。一實施例中，處理單元182在第一熱量值Hc小於第二熱量值Hb的情況下會進一步估算致冷晶片130排除前述第一熱量值Hc以及手持式電子裝置20產生前述第二熱量值Hb所需的時間，以判斷是否停止致冷晶片130。
舉例來說，假設致冷晶片130具有之一解熱瓦數Wc，代表致冷晶片130單位時間所能排除的熱量，手持式電子裝置20具有之一發熱瓦數Wb，代表手持式電子裝置20單位時間會產生的熱量。處理單元182可依據以下公式(3)計算出對應於致冷晶片130之一第一時間tc，並依據以下公式(4)計算出對應於發熱面22之一第二時間tb。
公式(3)：Hc/Wc=tc
公式(4)：Hb/Wb=tb
第一時間tc代表致冷晶片130排除第一熱量值Hc所需花費的時間，第二時間tb代表手持式電子裝置20產生第二熱量值Hb所需花費的時間。
當第一熱量值Hc小於第二熱量值Hb，但第一時間tc長於或等於第二時間tb，即表示手持式電子裝置20產熱的速度高於致冷晶片130之散熱速度，此時可以維持致冷晶片130之運作，而毋須擔心產生凝水情形。
反之，當第一熱量值Hc小於第二熱量值Hb，且第一時間tc短於第二時間tb，即表示致冷晶片130持續運作很快就會使散熱裝置100內部環境到達露點溫度，此時停止致冷晶片130，以防止產生凝水情形。
一實施例中，為了進一步提升散熱效果，當第一熱量值Hc小於第二熱量值Hb且第一時間tc短於第二時間tb，處理單元182並不會停止風扇170運作，而會維持風扇170運作產生空氣對流，使散熱裝置100內部元件遠離凝水條件。
一實施例中，當第一熱量值Hc小於第二熱量值Hb且第一時間tc短於第二時間tb，處理單元182可以增加風扇170轉速使散熱裝置100內部元件遠離凝水條件。又，其他實施例中，當第一熱量值Hc小於第二熱量值Hb且第一時間tc短於第二時間tb，處理單元182可以停止風扇170運作以降低耗能。
第六圖係依據本案一實施例所提供之控制方法之流程圖。此控制方法適用於如第一圖所示之散熱裝置100。此控制方法包含以下步驟。
首先，如步驟S120所述，利用溫度感測器140以產生一環境溫度值T1，利用濕度感測器150以產生一環境濕度值M1，偵測冷面132以產生一冷面溫度值Tc，並偵測發熱面22以產生一發熱面溫度值Tb。
接下來，如步驟S140所述，依據環境溫度值T1以及環境濕度值M1以計算出一露點溫度值Td。
然後，如步驟S160所述，依據冷面溫度值Tc以及露點溫度值Td計算出對應於致冷晶片130之一第一熱量值Hc，且依據發熱面溫度值Tb以及露點溫度值Td計算出對應於發熱面22之一第二熱量值Hb。
隨後，如步驟S180所述，當第一熱量值Hc小於第二熱量值Hb，停止致冷晶片130。
第七圖係依據本案另一實施例所提供之控制方法之流程圖。此控制方法適用於如第一圖所示之散熱裝置100。此控制方法包含以下步驟。
首先，如步驟S220所述，利用溫度感測器140以產生一環境溫度值T1，利用濕度感測器150以產生一環境濕度值M1，偵測冷面132以產生一冷面溫度值Tc，並偵測發熱面22以產生一發熱面溫度值Tb。
接下來，如步驟S240所述，依據環境溫度值T1以及環境濕度值M1以計算出一露點溫度值Td。
然後，如步驟S260所述，依據冷面溫度值Tc以及露點溫度值Td計算出對應於致冷晶片130之一第一熱量值Hc，依據第一熱量值Hc以及致冷晶片130之一解熱瓦數計算出對應於致冷晶片130之一第一時間tc，依據發熱面溫度值Tb以及露點溫度值Td計算出對應於發熱面22之一第二熱量值Hb，且依據第二熱量值Hb以及發熱瓦數計算出對應於發熱面22之一第二時間tb。
隨後，如步驟S280所述，當第一熱量值Hc小於第二熱量值Hb且第一時間tc短於第二時間tb，停止致冷晶片130。
本案所提供的散熱裝置100及其控制方法，可偵測散熱裝置內之環境溫度值以及環境濕度值，進而計算出對應於散熱裝置內部環境之露點溫度值。然後依據致冷晶片130之冷面溫度值Tc以及露點溫度值Td計算出對應於致冷晶片130之第一熱量值Hc，依據發熱面22之發熱面溫度值Tb以及露點溫度值Td計算出對應於發熱面22之第二熱量值Hb，再依據第一熱量值Hc以及第二熱量值Hb判斷是否停止致冷晶片。如此，即可防止致冷晶片持續運作導致凝水情形產生，且能在散熱運作以及防止凝水之間取得平衡。
本案所提供的散熱裝置100及其控制方法除了計算出對應於致冷晶片130之第一熱量值Hc以及對應於發熱面22之第二熱量值Hb，還會計算出對應於致冷晶片130之第一時間tc以及對應於發熱面22之第二時間tb第一時間tc，並結合第一時間tc以及第二時間tb判斷是否停止致冷晶片。如此，可以更進一步地提升散熱裝置100之散熱效率。
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。
100:散熱裝置 20:手持式電子裝置 22:發熱面 110:背板 112:熱傳導結構 120:殼體 130:致冷晶片 132:冷面 134:熱面 140:溫度感測器 150:濕度感測器 160:散熱片 170:風扇 180:電路板 190:連接器 Tb:發熱面溫度值 Tc:冷面溫度值 T1:環境溫度值 M1:環境濕度值 182:處理單元 Td:露點溫度值 Hc:第一熱量值 Hb:第二熱量值 tc:第一時間 tb:第二時間 Wc:解熱瓦數 Wb:發熱瓦數 S120,S140,S160,S180,S220,S240,S260,S280:步驟
第一圖係依據本案一實施例所提供之散熱裝置之正面立體示意圖； 第二圖係第一圖之散熱裝置之背面立體示意圖； 第三A與三B圖顯示第一圖之散熱裝置安裝於手持式電子裝置之示意圖； 第四圖係第一圖之散熱裝置之分解示意圖； 第五圖係第一圖之散熱裝置之方塊示意圖； 第六圖係依據本案一實施例所提供之控制方法之流程圖；以及 第七圖係依據本案另一實施例所提供之控制方法之流程圖。
100:散熱裝置
20:手持式電子裝置
130:致冷晶片
140:溫度感測器
150:濕度感測器
170:風扇
Tb:發熱面溫度值
Tc:冷面溫度值
T1:環境溫度值
M1:環境濕度值
182:處理單元
190:連接器

Claims (16)

  1. 一種散熱裝置，用以裝設於一手持式電子裝置，且該手持式電子裝置具有一發熱面，該發熱面具有一發熱面溫度值，該散熱裝置包含： 一致冷晶片，具有一冷面以及一熱面，該冷面係透過一熱傳導結構抵靠至該發熱面，且具有一冷面溫度值； 一溫度感測器，設於該致冷晶片之一鄰近區域，用以產生一環境溫度值； 一濕度感測器，設於該鄰近區域，用以產生一環境濕度值；以及 一處理單元，電性連接該致冷晶片、該溫度感測器以及該濕度感測器，用以： 依據該環境溫度值以及該環境濕度值以計算出一露點溫度值；以及 依據該冷面溫度值、該露點溫度值以及該發熱面溫度值，判斷是否停止該致冷晶片。
  2. 如請求項1所述之散熱裝置，其中，該處理單元係用以依據該冷面溫度值以及該露點溫度值計算出對應於該致冷晶片之一第一熱量值，依據該發熱面溫度值以及該露點溫度值計算出對應於該發熱面之一第二熱量值，且當該第一熱量值小於該第二熱量值，停止該致冷晶片。
  3. 如請求項2所述之散熱裝置，更包含一風扇，用以產生氣流帶走該熱面所散發之熱量。
  4. 如請求項3所述之散熱裝置，其中，當該第一熱量值小於該第二熱量值，該處理單元停止該風扇。
  5. 如請求項1所述之散熱裝置，其中，該致冷晶片具有一解熱瓦數，該手持式電子裝置具有一發熱瓦數，該處理單元係用以依據該冷面溫度值以及該露點溫度值計算出對應於該致冷晶片之一第一熱量值，依據該第一熱量值以及該解熱瓦數計算出對應於該致冷晶片之一第一時間，依據該發熱面溫度值以及該露點溫度值計算出對應於該發熱面之一第二熱量值，依據該第二熱量值以及該發熱瓦數計算出對應於該發熱面之一第二時間，且當該第一熱量值小於該第二熱量值且該第一時間短於該第二時間，停止該致冷晶片。
  6. 如請求項5所述之散熱裝置，更包含一風扇，用以產生氣流帶走該熱面所散發之熱量。
  7. 如請求項6所述之散熱裝置，其中，當該第一熱量值小於該第二熱量值且該第一時間短於該第二時間，該處理單元停止該風扇。
  8. 如請求項1所述之散熱裝置，其中，該發熱面係位於該手持式電子裝置之一背蓋。
  9. 如請求項1所述之散熱裝置，其中，該熱傳導結構包含一銅金屬板。
  10. 如請求項1所述之散熱裝置，其中，該處理單元係每間隔一預設時間更新該露點溫度值、該冷面溫度值以及該發熱面溫度值，以判斷是否停止該致冷晶片。
  11. 如請求項1所述之散熱裝置，其中，該處理單元係電性連接該手持式電子裝置以接收對應於該發熱面之該發熱面溫度值。
  12. 一種控制方法，用於一散熱裝置，該散熱裝置係用以裝設於一手持式電子裝置，且該手持式電子裝置具有一發熱面以及一發熱瓦數，該散熱裝置包含一致冷晶片、一溫度感測器以及一濕度感測器，該致冷晶片具有一冷面以及一熱面，該冷面係透過一熱傳導結構抵靠至該發熱面，且具有一冷面溫度值，該溫度感測器係設於該致冷晶片之一鄰近區域，該濕度感測器係設於該鄰近區域，該控制方法包含： 利用該溫度感測器以產生一環境溫度值，利用該濕度感測器以產生一環境濕度值，偵測該冷面以產生該冷面溫度值，且偵測該發熱面以產生一發熱面溫度值； 依據該環境溫度值以及該環境濕度值以計算出一露點溫度值；以及 依據該冷面溫度值、該露點溫度值以及該發熱面溫度值，判斷是否停止該致冷晶片。
  13. 如請求項12所述之控制方法，其中，依據該冷面溫度值、該露點溫度值以及該發熱面溫度值，判斷是否停止該致冷晶片之步驟包含： 依據該冷面溫度值以及該露點溫度值計算出對應於該致冷晶片之一第一熱量值； 依據該發熱面溫度值以及該露點溫度值計算出對應於該發熱面之一第二熱量值；以及 當該第一熱量值小於該第二熱量值，停止該致冷晶片。
  14. 如請求項13所述之控制方法，其中，該散熱裝置更包含一風扇，用以產生氣流帶走該熱面所散發之熱量，且該控制方法更包含：當該第一熱量值小於該第二熱量值，停止該風扇。
  15. 如請求項12所述之控制方法，其中，該致冷晶片具有一解熱瓦數，該手持式電子裝置具有一發熱瓦數，依據該冷面溫度值、該露點溫度值以及該發熱面溫度值，判斷是否停止該致冷晶片之步驟包含： 依據該冷面溫度值以及該露點溫度值計算出對應於該致冷晶片之一第一熱量值； 依據該第一熱量值以及該解熱瓦數計算出對應於該致冷晶片之一第一時間； 依據該發熱面溫度值以及該露點溫度值計算出對應於該發熱面之一第二熱量值； 依據該第二熱量值以及該發熱瓦數計算出對應於該發熱面之一第二時間；以及 當該第一熱量值小於該第二熱量值且該第一時間短於該第二時間，停止該致冷晶片。
  16. 如請求項15所述之控制方法，其中，該散熱裝置更包含一風扇，用以產生氣流帶走該熱面所散發之熱量，且該控制方法更包含：當該第一熱量值小於該第二熱量值且該第一時間短於該第二時間，停止該風扇。
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