CN114415802B - 一种采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统及方法，散热系统包括内置冷却循环管路和外置冷却循环管路，内置冷却循环管路包括内置蒸发器以及通过内置连接管路与内置蒸发器循环连接的内置冷凝器，外置冷却循环管路包括外置冷凝器，外置冷凝器通过外置管路与内置蒸发器循环连接，所述的内置蒸发器通过外置管路连接件连接外置管路，外置冷却循环管路通过外置管路连接件可拆卸式连接。在低负载模式下，所述的内置冷却循环管路单独开启，在高负载模式下，通过外置管路连接件将内置蒸发器与外置冷却循环管路连接起来。本发明能够有效减少高负载下笔记本芯片发生降频的概率，降低笔记本键盘表面温度，同时能够大大降低风扇噪音。
Description
技术领域
本发明属于电子设备散热技术领域，具体涉及一种采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统及方法。
背景技术
笔记本在使用时，由于显卡、处理器以及供电电感高负载运行会产生大量热量，为了防止电子器件在高温下失效，通常需要通过内置散热模组对芯片进行降温。
之前，笔记本的散热通常是通过内置热管、风扇来实现内部热量的排出，这种方式的散热能力有限，同时热管大面积覆盖容易造成笔记本键盘以及掌托位置温度高于人体体温，影响使用感受。由于常规的内置散热使用高转速的离心风扇，当散热要求较高时，只能通过增加风扇转速，产生的噪音较大，体验较差。随着笔记本芯片功率的不断提升，未来对散热能力提出了更高的要求，当前流行的散热方式在未来很难满足散热要求。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统及方法，有效减少高负载下笔记本芯片发生降频的概率，降低笔记本键盘表面温度，同时能够大大降低风扇噪音。
为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：
第一方面，提供一种采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统，包括内置冷却循环管路和外置冷却循环管路，内置冷却循环管路包括内置蒸发器以及通过内置连接管路与内置蒸发器循环连接的内置冷凝器，外置冷却循环管路包括外置冷凝器，外置冷凝器通过外置管路与内置蒸发器循环连接，所述的内置蒸发器通过外置管路连接件连接外置管路，外置冷却循环管路通过外置管路连接件可拆卸式连接。
作为本发明笔记本散热系统的一种优选方案，所述的内置蒸发器的入口与内置冷凝器出口之间的内置连接管路为内置低温管路，内置蒸发器的出口与内置冷凝器入口之间的内置连接管路为内置高温管路，所述内置低温管路上设置有内置液泵。
作为本发明笔记本散热系统的一种优选方案，所述的内置冷凝器中设置有内置风扇，外置冷凝器中设置有外置风扇，且所述的外置风扇采用轴流式风扇。
作为本发明笔记本散热系统的一种优选方案，所述的内置冷凝器循环连接微通道换热器，微通道换热器与处理器芯片、显卡芯片以及供电芯片密切接触，且微通道换热器与处理器芯片、显卡芯片以及供电芯片的接触面涂有硅脂。
作为本发明笔记本散热系统的一种优选方案，所述的内置蒸发器的入口与外置冷凝器出口之间的外置管路为外置低温管路，内置蒸发器的出口与外置冷凝器入口之间的外置管路为外置高温管路，外置高温管路上设置有外置储液器，外置储液器与外置冷凝器之间设置外置气泵，外置储液器与内置蒸发器之间设置第二外置液泵。
作为本发明笔记本散热系统的一种优选方案，所述的外置低温管路上设置有第一外置液泵。
作为本发明笔记本散热系统的一种优选方案，所述内置蒸发器入口和出口上的外置管路连接件通过分支管路连接至第三外置液泵的一端，第三外置液泵的另一端连接在外置气泵与外置冷凝器之间的外置高温管路上。
第二方面，提供一种所述采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统的散热方法，包括以下步骤：
在低负载模式下，所述的内置冷却循环管路单独开启，液态工质经过内置蒸发器变化为气液两相状态，然后经过内置连接管路进入到内置冷凝器中，完成与外界换热后，再经过内置连接管路重新进入内置蒸发器中再次循环；
在高负载模式下，通过外置管路连接件将内置蒸发器与外置冷却循环管路连接起来，液态工质经过内置蒸发器吸热成为气液两相工质，然后经过外置管路进入到外置冷凝器当中，气态工质经过与环境换热冷凝为液态，再重新回到内置蒸发器中再次循环。
作为本发明散热方法的一种优选方案，所述液态工质经过内置蒸发器吸热成为气液两相工质之后，通过第二外置液泵进入外置储液器中，其中的气态工质进入外置气泵并经外置高温管路被泵送到外置冷凝器中。
作为本发明散热方法的一种优选方案，所述的低负载模式为运行功耗≤50W，高负载模式为运行功耗＞50W，在高负载模式下判断系统是否接入电源，若否则保持当前运行功耗，若是则提示用户可接入外置冷却循环管路，如果已接入外置冷却循环管路则提高功耗，允许满载，如果未接入则将内置连接管路和内置冷凝器开启到最大状态。
相较于现有技术，本发明至少具有如下的有益效果：
内置冷却循环管路采用两相散热循环解决低负载下笔记本的散热，同时通过笔记本后方接口利用外置管路连接件实现外置冷却循环管路与内置冷却循环管路的连接，通过连接外置两相散热循环解决传统笔记本散热模组使用时：1、环境温度高时，进风温度高，造成笔记本高负载下，风扇出风对热管及散热鳍片的冷却能力差，导致芯片产生的热量无法及时导出，芯片处于高温状态，最终处理器和显卡降频，甚至出现烧毁供电芯片的情况发生。2、单独的液相换热能力有限，同时散热模组体积大，降低了笔记本的便携性。本发明可有效减少高负载下笔记本芯片发生降频的概率，有效降低笔记本键盘表面温度，同时可大大降低风扇噪音。
附图说明
图1本发明采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统结构示意图；
图2本发明采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统的散热方法流程图；
附图中：1-内置风扇；2-内置冷凝器；3-内置高温管路；4-内置蒸发器；5-内置低温管路；6-内置液泵；7-内置连接管路；8-外置管路连接件；9-第一外置液泵；10-外置低温管路；11-外置冷凝器；12-外置风扇；13-外置高温管路；14-外置气泵；15-外置储液器；16-第二外置液泵；17-第三外置液泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1，本发明实施例提出的一种采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统，包括内置冷却循环管路和外置冷却循环管路，内置冷却循环管路包括内置蒸发器4以及通过内置连接管路7与内置蒸发器4循环连接的内置冷凝器2，其中，内置蒸发器4的入口与内置冷凝器2出口之间的内置连接管路7为内置低温管路5，而内置蒸发器4的出口与内置冷凝器2入口之间的内置连接管路7为内置高温管路3，内置低温管路5上设置有内置液泵6。内置冷凝器2中设置有内置风扇1。外置冷却循环管路包括外置冷凝器11，外置冷凝器11通过外置管路与内置蒸发器4循环连接，内置蒸发器4通过外置管路连接件8连接外置管路，且外置冷却循环管路通过外置管路连接件8可拆卸式连接。外置冷凝器11中设置有外置风扇12，外置风扇12采用轴流式风扇。其中，内置蒸发器4的入口与外置冷凝器11出口之间的外置管路为外置低温管路10，外置低温管路10上设置有第一外置液泵9。内置蒸发器4的出口与外置冷凝器11入口之间的外置管路为外置高温管路13，外置高温管路13上设置有外置储液器15，外置储液器15与外置冷凝器11之间设置外置气泵14，外置储液器15与内置蒸发器4之间设置第二外置液泵16。内置蒸发器4入口和出口上的外置管路连接件8通过分支管路连接至第三外置液泵17的一端，将第三外置液泵17的另一端连接在外置气泵14与外置冷凝器11之间的外置高温管路13上。本发明的上述内置冷凝器2循环连接微通道换热器，微通道换热器与处理器芯片、显卡芯片以及供电芯片密切接触，且微通道换热器与处理器芯片、显卡芯片以及供电芯片的接触面涂有高导热系数的硅脂。
参见图2，本发明实施例一种采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统的散热方法，包括以下步骤：
在低负载模式下，具体的低负载模式为运行功耗≤50W，即CPU和GPU总负载为50W以及更低负载时，内置冷却循环管路单独开启，液态工质经过内置蒸发器4变化为气液两相状态，然后经过内置连接管路7进入到内置冷凝器2中，完成与外界换热后，再经过内置连接管路7重新进入内置蒸发器4中再次循环；
在高负载模式下，具体的高负载模式为运行功耗＞50W，即CPU和GPU总负载大于50W时，通过外置管路连接件8将内置蒸发器4与外置冷却循环管路连接起来，液态工质经过内置蒸发器4吸热成为气液两相工质，然后经过外置管路进入到外置冷凝器11当中，气态工质经过与环境换热冷凝为液态，再重新回到内置蒸发器4中再次循环。
在一种实施方式中，液态工质经过内置蒸发器4吸热成为气液两相工质之后，通过第二外置液泵16进入外置储液器15中，其中的气态工质进入外置气泵14并经外置高温管路13被泵送到外置冷凝器11中。在高负载模式下判断系统是否接入电源，若否则保持当前运行功耗，若是则提示用户可接入外置冷却循环管路，如果已接入外置冷却循环管路则提高功耗，允许满载，如果未接入则将内置液泵6和内置风扇1开启到最大状态。
本发明在移动办公或者笔记本处于低负载时，可单独将内置液泵6开启，内置液泵6为微型液体泵，低温循环工质在该微型液体泵的推动下，通过连接管路进入具有微型通道结构的换热器中，其中换热器与处理器芯片、显卡芯片以及供电芯片密切接触，同时在换热器与芯片接触面涂有高导热系数的硅脂。低温工质在经过与芯片密切接触的微通道换热器温度升高，部分液态工质蒸发吸热成为气态，通过沸腾强化换热，降低芯片表面温度，保证芯片处于正常工作温度。经过高温侧换热器的工质成为两相高温工质，通过连接管路进入低温侧换热器。高温两相工质在低温侧换热器中与风扇出口的空气进行强制对流换热，将热量释放到环境中去，实现自身温度降低，气态工质冷凝为液态，重新参与两相换热循环。
在高负载模式下，通过预留接口，利用外置管路连接件8将外置两相换热散热器与内置两相换热散热器相连。外置散热器与内置散热器中的工质可通过管路自由流动。外置散热器中拥有更大的循环泵和低温侧换热器。同时，将外置散热器风扇采用风力大且噪声小的轴流式风扇，对低温测换热器可进行有效冷却，同时降低噪声。
实施例中，CPU和GPU总负载为50W以及更低负载时，开启内部散热循环，液态制冷剂在液泵推动下通过循环管路流经CPU和GPU处换热器时，由于CPU和GPU处于高温，工质吸热使CPU和GPU降温，目标控制在80℃以内。高温工质通过循环管路流至换热器风扇侧，风扇出风对换热器内的高温液体降温，重新回到低温工质管路中参与散热循环。
当CPU和GPU的负载较高且连接了电源和外部循环散热系统时，内外散热循环可同时开启，此时允许系统功耗提升到300W，笔记本可满载运行不降频。当CPU和GPU的负载较高且连接了外部循环散热系统且连接了电源时，但并未连接外部循环散热系统时，内循环散热系统中的液体泵和风扇转速增加到可允许的最大值，此时系统散热功耗提升到150W。
以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统，其特征在于：
包括内置冷却循环管路和外置冷却循环管路，内置冷却循环管路包括内置蒸发器(4)以及通过内置连接管路(7)与内置蒸发器(4)循环连接的内置冷凝器(2)，外置冷却循环管路包括外置冷凝器(11)，外置冷凝器(11)通过外置管路与内置蒸发器(4)循环连接，所述的内置蒸发器(4)通过外置管路连接件(8)连接外置管路，外置冷却循环管路通过外置管路连接件(8)可拆卸式连接；
所述的内置蒸发器(4)的入口与外置冷凝器(11)出口之间的外置管路为外置低温管路(10)，内置蒸发器(4)的出口与外置冷凝器(11)入口之间的外置管路为外置高温管路(13)，外置高温管路(13)上设置有外置储液器(15)，外置储液器(15)与外置冷凝器(11)之间设置外置气泵(14)，外置储液器(15)与内置蒸发器(4)之间设置第二外置液泵(16)。
2.根据权利要求1所述采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统，其特征在于：
所述的内置蒸发器(4)的入口与内置冷凝器(2)出口之间的内置连接管路(7)为内置低温管路(5)，内置蒸发器(4)的出口与内置冷凝器(2)入口之间的内置连接管路(7)为内置高温管路(3)，所述内置低温管路(5)上设置有内置液泵(6)。
3.根据权利要求1所述采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统，其特征在于：
所述的内置冷凝器(2)中设置有内置风扇(1)，外置冷凝器(11)中设置有外置风扇(12)，且所述的外置风扇(12)采用轴流式风扇。
4.根据权利要求1所述采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统，其特征在于：
所述的内置冷凝器(2)循环连接微通道换热器，微通道换热器与处理器芯片、显卡芯片以及供电芯片密切接触，且微通道换热器与处理器芯片、显卡芯片以及供电芯片的接触面涂有硅脂。
5.根据权利要求1所述采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统，其特征在于：
所述的外置低温管路(10)上设置有第一外置液泵(9)。
6.根据权利要求1所述采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统，其特征在于：
所述内置蒸发器(4)入口和出口上的外置管路连接件(8)通过分支管路连接至第三外置液泵(17)的一端，第三外置液泵(17)的另一端连接在外置气泵(14)与外置冷凝器(11)之间的外置高温管路(13)上。
7.一种如权利要求1至6中任意一项所述采用内外两相散热循环耦合的笔记本散热系统的散热方法，其特征在于，
包括以下步骤：
在低负载模式下，所述的内置冷却循环管路单独开启，液态工质经过内置蒸发器(4)变化为气液两相状态，然后经过内置连接管路(7)进入到内置冷凝器(2)中，完成与外界换热后，再经过内置连接管路(7)重新进入内置蒸发器(4)中再次循环；
在高负载模式下，通过外置管路连接件(8)将内置蒸发器(4)与外置冷却循环管路连接起来，液态工质经过内置蒸发器(4)吸热成为气液两相工质，然后经过外置管路进入到外置冷凝器(11)当中，气态工质经过与环境换热冷凝为液态，再重新回到内置蒸发器(4)中再次循环。
8.根据权利要求7所述的散热方法，其特征在于：
所述液态工质经过内置蒸发器(4)吸热成为气液两相工质之后，通过第二外置液泵(16)进入外置储液器(15)中，其中的气态工质进入外置气泵(14)并经外置高温管路(13)被泵送到外置冷凝器(11)中。
9.根据权利要求7所述的散热方法，其特征在于：
所述的低负载模式为运行功耗≤50W，高负载模式为运行功耗＞50W，在高负载模式下判断系统是否接入电源，若否则保持当前运行功耗，若是则提示用户可接入外置冷却循环管路，如果已接入外置冷却循环管路则提高功耗，允许满载，如果未接入则将内置连接管路(7)和内置冷凝器(2)开启到最大状态。
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