TWI664525B - 具可翻轉風扇的散熱裝置及具散熱裝置之主機板 - Google Patents

Abstract

一種具可翻轉風扇的散熱裝置，用於對複數電子零件進行散熱，電子零件設置於中央處理器的周圍。散熱裝置包含散熱器、風扇組架、轉向組件及控制電路。散熱器具有複數散熱區，各散熱區用以對電子零件導熱。風扇組架包含複數風扇模組，風扇組架設置於散熱器上，且各散熱區上至少對應設置一風扇模組。轉向組件連接風扇組架，以驅動各風扇模組以與散熱器的上表面平行的軸向翻轉。控制電路偵測電子零件及中央處理器的運作狀態，對應運作狀態而控制轉向組件使散熱區中至少一風扇模組翻轉。

Description

具可翻轉風扇的散熱裝置及具散熱裝置之主機板

一種散熱裝置，尤指一種具複數可翻轉風扇的散熱裝置。

隨著科技日新月異，電腦的應用的層面愈來愈廣，人們對於電腦的需求也愈來愈高，尤其對於運算繁複、反應需快速的應用，例如電子競技，講究的是電腦效能高及較佳的穩定性。

然而關於電腦的運作效能及穩定性，主要關鍵在於主機板、中央處理器及電子零件的運作，傳統的製造廠商提供高階的中央處理器來提升電腦的整體運作，然而中央處理器在運作時需要大量且穩定的電源，如此一來，主機板上的電子零件運作期間將產生大量的熱能，嚴重者將積聚在主機內部無法輕易向外散逸，使得中央處理器及電子零件等過熱而損耗，因而降低運作效能。

對於電子零件，例如電源零件，其在運作時會產生大量熱能，一般多採用金屬散熱板及導熱介質，透過接觸電源零件的方式導熱，將熱量導通至散熱板以達到散熱的效果，如此，散熱板表周圍的環境有無風流將影響散熱的效率，將亦影響主機板的效能。

此外，傳統中央處理器之散熱器的風扇模組基本上可分為兩種散熱模式，一種風扇的風向係自散熱板向下流動，將熱量排除；另一種 風扇的風向是以平行電路板的方向流動，將熱量排除。前者雖然可以將部分電子零件產生的熱量排除，但能排除的熱量有限，因此散熱效果有限。後者對於電子零件來說，並無風流將電子零件產生的熱量導散，以致電子零件持續磨耗。

鑑於上述問題，本發明一或多個實施例提出一種具可翻轉風扇的散熱裝置，用於對複數電子零件進行散熱，所述電子零件設置於中央處理器周圍，散熱裝置包含散熱器、風扇組架、轉向組件以及控制電路。散熱器具有複數散熱區，且各散熱區用以對電子零件導熱。風扇組架包含複數風扇模組，風扇組架設置於散熱器上，且各散熱區上至少對應設置一個風扇模組。轉向組件連接風扇組架，以驅動各風扇模組以與散熱器的上表面平行的軸向翻轉。控制電路訊號連接電子零件、中央處理器、風扇模組與轉向組件，控制電路偵測電子零件及中央處理器的運作狀態，對應運作狀態而控制轉向組件致散熱區中至少一風扇模組翻轉。

如上述的具可翻轉風扇的散熱裝置，在一實施例中，控制電路包含控制單元及偵測單元。偵測單元連接控制單元，偵測單元偵測電子零件及中央處理器的溫度與時脈中至少之一者，根據偵測結果傳送偵測訊號至控制單元，控制單元依據各偵測訊號，而對應傳送啟動訊號至散熱區中至少一風扇模組，使其作動。控制單元還對應傳送翻轉訊號至轉向組件，使其驅動至少一風扇模組依上述軸向翻轉。

如上述的具可翻轉風扇的散熱裝置，在一實施例中，啟動訊號包含設定風扇模組的轉動速度、正向旋轉與逆向旋轉中至少一者。

如上述的具可翻轉風扇的散熱裝置，在一實施例中，翻轉訊號包含設定轉向組件驅動風扇模組翻轉的方向及翻轉的角度。

如上述的具可翻轉風扇的散熱裝置，在一實施例中，轉向組件包含基座、連接線及轉向電機，基座設置於電路板上，轉向電機與風扇組架連接，轉向電機並經由連接線與基座連接。

一種主機板，包含電路板、複數電子零件、中央處理器、散熱器、風扇組架、轉向組件以及控制電路。中央處理器與複數電子零件設置於電路板上。散熱器設置於電子零件上且不接觸中央處理器，且散熱器具有複數散熱區。風扇組架包含複數風扇模組，風扇組架設置於散熱器上，且各散熱區上至少對應設置一個風扇模組。轉向組件連接風扇組架，以驅動各風扇模組以與散熱器的上表面平行的一軸向翻轉。控制電路訊號連接電子零件、中央處理器、風扇模組與轉向組件，控制電路偵測電子零件及中央處理器的運作狀態，對應運作狀態而控制轉向組件致散熱區中至少一風扇模組翻轉。

如上述的主機板，在一實施例中，控制電路包含控制單元及偵測單元。偵測單元連接控制單元，偵測單元偵測電子零件及中央處理器之溫度與時脈中至少之一者，根據偵測結果傳送至少一偵測訊號至控制單元，控制單元依據各偵測訊號，而對應傳送啟動訊號至散熱區中至少一風扇模組，使其作動。控制單元還對應傳送翻轉訊號至轉向組件，使其驅動至少一風扇模組依上述軸向翻轉。

如上述的主機板，在一實施例中，啟動訊號包含設定風扇模組的轉動速度、正向旋轉與逆向旋轉中至少一者。

如上述的主機板，在一實施例中，翻轉訊號包含設定轉向組件驅動風扇模組翻轉的方向及翻轉的角度。

如上述的主機板，在一實施例中，轉向組件包含基座、連接線及轉向電機，基座設置於電路板上，轉向電機與風扇組架連接。轉向電機並經由連接線與基座連接。

依據本發明實施例所揭露之具可翻轉風扇的散熱裝置，在中央處理器與電子零件在運作時產生大量熱能，經由控制電路偵測中央處理器與電子零件的溫度，對應控制風扇模組運轉以改變主機板、電子零件與中央處理器的溫度，維持主機板的效能及穩定性。控制電路還控制轉向組件，使風扇模組能依一軸向翻轉，風扇模組翻轉角度的不同，產生的風流即不同，可適時對應電子零件或中央處理器產生的熱能進行散熱。此外，風扇模組還能分區運轉，針對特定的電子零件進行散熱，有效達到上述維持主機板(電子零件、中央處理器)的效能及穩定性的目的。

100‧‧‧散熱裝置

200‧‧‧主機板

1‧‧‧散熱器

10/a~f‧‧‧散熱區

2‧‧‧風扇模組

20‧‧‧風扇組架

21‧‧‧框架

22‧‧‧風扇

3‧‧‧控制電路

31‧‧‧控制單元

32‧‧‧偵測單元

4‧‧‧電子零件

5‧‧‧轉向組件

51‧‧‧基座

52‧‧‧連接線

53‧‧‧轉向電機

6‧‧‧電路板

7‧‧‧中央處理器

X/Y/Z‧‧‧軸向

[圖1A]係本發明之具可翻轉風扇的散熱裝置裝設型態一實施例之示意圖。

[圖1B]係本發明之具可翻轉風扇的散熱裝置裝設型態一實施例之示意圖。

[圖1C]係本發明之具可翻轉風扇的散熱裝置裝設型態一實施例之示意圖。

[圖2A]係本發明之複數風扇模組與轉向組件之一實施例之結構示意 圖。

[圖2B]係本發明之複數風扇模組與轉向組件之一實施例之使用狀態圖。

[圖3A]係本發明之複數風扇模組與轉向組件之一實施例之使用狀態圖。

[圖3B]係本發明之複數風扇模組與轉向組件之一實施例之使用狀態圖。

[圖3C]係本發明之複數風扇模組與轉向組件之一實施例之使用狀態圖。

[圖4]係本發明具可翻轉風扇的散熱裝置一實施例之架構示意圖。

[圖5A]係本發明具可翻轉風扇的散熱裝置之一實施例之使用狀態示意圖。

[圖5B]係本發明具可翻轉風扇的散熱裝置之一實施例之使用狀態示意圖。

[圖5C]係本發明具可翻轉風扇的散熱裝置之一實施例之使用狀態示意圖。

[圖6]係本發明之主機板之一實施例之架構示意圖。

[圖7]係本發明之主機板的散熱器裝設型態之一實施例之示意圖。

請參閱圖1A至圖1C，分別為本發明之具可翻轉風扇的散熱裝置裝設型態一實施例之示意圖。所述散熱裝置100用於對複數電子零件4進行散熱，所述電子零件4設置於中央處理器7周圍，散熱裝置100包含散 熱器1、風扇組架20、轉向組件5(參閱圖2A至圖2B)以及控制電路3。散熱器1可對電子零件4導熱，其中將散熱區的上表面劃分為複數散熱區10，各個散熱區10可用以對所對應的電子零件4導熱，例如鄰近或位於散熱區10下方的電子零件4。在一實施例中，電子零件4係指電源的零件，例如電容。散熱器1由金屬製成，在一實施例中，散熱器1具有鰭片的結構。裝設散熱器1的型態並沒有限制，可隨著電路板6、中央處理器7以及電子零件4的設置而不同。如圖1A所示，在此實施例中，散熱器1概呈L型態。而在圖1B及圖1C中，散熱器1為橫式或是直式型態。

請參閱圖2A至圖2B，分別為本發明之複數風扇模組與轉向組件之一實施例之結構示意圖。

風扇組架20包含複數風扇模組2，風扇組架20設置於散熱器1上，且各散熱區10上對應設置一個風扇模組2。其中風扇模組2包含框架21及風扇22，風扇22設置於框架21內。轉向組件5連接風扇組架20，轉向組件5用以驅動各風扇模組2以與散熱器1的上表面平行的樞轉軸Z翻轉，即以樞轉軸Z延伸的軸向為對稱軸翻轉。

更具體的說明，在此實施例中，轉向組件5包含基座51、連接線52及轉向電機53，基座51設置於電路板6上，轉向電機53與風扇組架20的風扇模組2連接，轉向電機53並經由連接線52與基座51連接，如此，轉向電機53可接收控制電路3傳送的訊號啟動運轉，驅動各風扇模組2以樞轉軸Z的延伸軸向為對稱軸而翻轉。

請參閱圖3A至圖3C，分別為本發明之複數風扇模組與轉向組件之一實施例之使用狀態圖。

如圖3A所示，在此實施例中，轉向組件5不只一個，轉向組件5分別設置於「L」型的散熱器1兩端，轉向組件5連接風扇組架20的風扇模組2，如此，一轉向組件5可驅動散熱區a~d的風扇模組2以第一軸向X翻轉，另一轉向組件5可驅動散熱區e~f的風扇模組2以第二軸向Y翻轉，達到分區製造風流、分區散熱的效果。而在一些實施例中，一風扇模組2可在選擇受二轉向組件5之一的驅動，而依據不同軸向翻轉，例如上述散熱區d的風扇模組2則可依第一軸向X或第二軸向Y翻轉。本發明並不以此為限。

如圖3B至圖3C所示，各個風扇模組2可分別連接轉向組件5，如此各個風扇模組2翻轉的方向與翻轉的程度不一定相同，在此實施例中，散熱區d的風扇模組2則可選擇依第一軸向X或第二軸向Y翻轉，視其組接轉向組件5而定。本發明並不以此為限制，應視使用者及製造業者所需而裝設。

在一實施例中，散熱裝置100更包含液冷結構(圖未示出)，液冷結構包含儲液槽、水泵及傳輸管，傳輸管分別連通儲液槽、水泵及散熱器1，儲液槽儲有水冷液，水冷液可在傳輸管內流動，水泵可以驅動水冷液流動，導引水冷液進出散熱器1，如此，水冷液流經散熱器1時，可吸收散熱器1的熱量，將熱量帶出於散熱器1外，回到儲液槽。以此循環流程，具有幫助散熱器1散熱的效果。上述水冷液可由丙二醇(或者一些其他的醇類)加上蒸餾水及添加劑(色素、抗鏽劑)等所組成。在一些實施例中，水冷液為純水或蒸餾水。

請參閱圖4，為本發明具可翻轉風扇的散熱裝置一實施例之 架構示意圖。控制電路3訊號連接中央處理器7、電子零件4、轉向組件5及風扇模組2，控制電路3可偵測電子零件4及中央處理器7的運作狀態。

進一步的說明，控制電路3包含控制單元31及偵測單元32。偵測單元32與控制單元31連接，偵測單元32可以偵測電子零件4與中央處理器7的溫度與時脈中至少之一者，根據偵測結果傳送偵測訊號至控制單元31，控制單元31依據各個偵測訊號，判斷何者的散熱區10中的風扇模組2需要啟動運轉，以降低對應的電子零件4或中央處理器7的溫度，而對應傳送啟動訊號至散熱區10中的風扇模組2，使其運轉。控制單元31還對應傳送翻轉訊號至轉向組件5，使其驅動對應電子零件4或中央處理器7的散熱區10上的風扇模組2依上述軸向(第一軸向X或第二軸向Y)為對稱軸翻轉。

換言之，使用者可預設一溫度限制值或一時脈限制值於控制單元31裡，例如在基本輸入輸出系統(Basic Input/Output System，BIOS)裡設定所述溫度限制值或時脈限制值。當偵測單元32傳送偵測訊號至控制單元31，控制單元31依據偵測訊號判斷電子零件4或中央處理器7運作的溫度或時脈是否超出溫度限制值或時脈限制值。當控制單元31判斷電子零件4或中央處理器7的運作溫度或時脈已超出設定值(即過熱或超頻)，控制單元31即對應控制對應於該電子零件4或中央處理器7的散熱區10的風扇模組2運轉或翻轉，產生風流將熱量導出，使電子零件4或中央處理器7不會過熱並保持穩定性。被驅動翻轉、運轉的風扇模組2可以是一個或是多個，應視使用者的設定與偵測單元32偵測結果以及風扇模組2與轉向組件5裝設的情況而定。

在上述中，啟動訊號包含設定風扇模組2的轉動速度、正向旋轉與逆向旋轉中至少一者。例如設定風扇模組2的風扇22每分鐘轉速(rpm)，是以順時針的方式旋轉或是以逆時針的方式旋轉，以及風扇22旋轉的時間，各風扇模組2所接受的啟動訊號不一定相同。翻轉訊號包含設定轉向組件5驅動風扇模組2翻轉的方向及翻轉的角度。例如設定轉向組件5驅動風扇模組2依所述樞轉軸Z正時針翻轉或是逆時針翻轉，以及翻轉的角度(翻轉的程度)，使用者可預先設定於基本輸入輸出系統或是應用程式裡。風扇模組2的轉動速度、正逆旋轉與翻轉的方向、角度所產生的風流不同，散熱的效果也不同，因此使用者可針對各風扇模組2的運轉模式分別設定以達最佳的散熱效果。

在一實施例中，控制電路3還與上述水泵訊號連接，控制電路3進一步傳送訊號，啟動水泵，進行液(水)冷散熱。

請參閱圖5A至圖5C，分別為本發明具可翻轉風扇的散熱裝置之一實施例之使用狀態示意圖。散熱區a~f下方分布有電子零件4，例如電源零件，各電源零件分工的狀態不同，因此當中央處理器7運作時，有不同的電源需求，當散熱區a~d下方的電源零件溫度升高，此時即有分區散熱的需求，風扇模組2在散熱過程中必定運轉，即風扇22旋轉產生風流，下述將對於風扇模組2的翻轉方式更具體的說明。

如圖5A所示，在此實施例中，針對鄰近或處於散熱區a~d下方的高溫或超頻的電子零件4或/及中央處理器7，控制電路3可控制轉向組件5驅動散熱區a~d的風扇模組2翻轉，而其他散熱區e、f的風扇模組2則不翻轉。如以圖3B所示之實施例，控制電路則可控制轉向組件5驅動散熱區 a的風扇模組2單獨翻轉，其他散熱區b~f的風扇模組2則不翻轉，應視控制電路3的設定與偵測結果而定。

如圖5B所示，在此實施例中，針對鄰近或處於散熱區e、f下方的高溫或超頻的電子零件4或/及中央處理器7，控制電路3控制轉向組件5驅動散熱區e、f的風扇模組2一同翻轉，而其他散熱區a~d的風扇模組2則不翻轉。

如圖5C所示，在此實施例中，針對鄰近或處於散熱區b、f下方的高溫或超頻的電子零件4或/及中央處理器7高溫或超頻的電子零件4或/及中央處理器7，散熱區b、f的風扇模組2可同時或不同時翻轉，以達到散熱的效果。

因此，由上述的實施例中，可知有多種方式可實現風扇模組2的翻轉，當多個散熱區10(如散熱區a~d)的風扇模組2受同一轉向組件5驅動時，散熱區a~d的風扇模組2所翻轉的方向、角度一致(同為順時針或同為逆時針)。相對的，若由複數轉向組件5分別連接各散熱區a~f的風扇模組2，則被驅動之散熱區a~d的風扇模組2可分別翻轉、運作，各風扇模組2的翻轉方向或翻轉角度可能不同，誠如上述，應視使用者或業者的需求而決定轉向組件5與風扇組架20(風扇模組2)的組態，本發明並無限制。

使用者依據電子零件4、中央處理器7的特性，將被驅動的風扇模組2運轉條件(轉速、風扇旋轉方向及旋轉時間)、翻轉條件(翻轉角度、翻轉方向)分別設定於控制電路3中，如此使風扇模組2在運作(風扇模組2運轉及翻轉)時達到最好的散熱效果。如此，電源零件溫度較高 的區域與電源零件溫度較低的區域即可透過不同的設定使風扇模組2運轉以分別對應散熱，除了節能的優點外，更能保持主機的穩定性及高效能。

在一實施例中，具可翻轉風扇的散熱裝置100與具有散熱板(圖未示出)的中央處理器7搭配使用，散熱板上設有風扇(圖未示出)，此風扇產生的風流係自散熱板往電路板6的方向流動，具可翻轉風扇的散熱裝置100因風扇模組2可翻轉，因此所產生的風流可以有效避免與散熱板的風扇所產生的風流相互抵銷，因而可達到最佳散熱效果。

在另一實施例中，中央處理器7的散熱板上風扇所產生的風流係以平行電路板6的方向流動，因此對於電子零件4而言，並無法有效帶走其產生的熱量，搭配具可翻轉風扇的散熱裝置100，除了將電子零件4產生的熱量導散之外，也可協助中央處理器7散熱。

請參閱圖6至圖7，圖6為本發明之主機板之一實施例之架構示意圖。圖7為本發明之主機板的散熱器裝設型態之一實施例之示意圖。主機板200包含電路板6、中央處理器7、複數電子零件4、散熱器1、複數風扇模組2以及控制電路3。關於電路板6、中央處理器7、複數電子零件4、散熱器1、複數風扇模組2以及控制電路3，請再參閱圖1A至圖1C及相關說明。

關於風扇組架20、複數風扇模組2以及轉向組件5的設置及其結構，請再參閱圖2A至圖3C及相關說明；關於控制電路3控制散熱區10上的風扇模組2運轉以及控制轉向組件5驅動風扇模組2翻轉，請再參閱圖4及相關說明；關於控制電路3傳送的啟動訊號、翻轉訊號請參閱上述相關說明；關於具可翻轉風扇的散熱裝置100使用狀態，請再參閱圖5A至5C 及相關說明，在此不再贅言。

本發明一實施例說明，中央處理器與電子零件在運作時產生大量熱能，經由控制電路偵測中央處理器與電子零件的溫度，對應控制風扇模組運轉以改變主機板、電子零件與中央處理器的溫度，維持主機板的效能及穩定性。電子零件分布於電路板上，鄰近散熱裝置或位於散熱裝置下方。在一實施例中，控制電路進一步控制轉向組件，使風扇模組能依一軸向翻轉，風扇模組翻轉角度的不同，產生的風流即不同，可適時對應電子零件或中央處理器產生的熱能進行散熱。

此外，風扇模組還能分區翻轉及運轉，當特定位置的電子零件溫度變化較大時，控制電路一方面控制所對應位置的風扇模組運轉，一方面控制轉向組件驅動風扇模組翻轉，以改變特定位置的電子零件的溫度，使其不會發生過熱的現象，可知具可翻轉風扇的散熱裝置具有節能的優點。上述控制電路控制風扇模組的運轉，包含設定風扇的轉速、正向運轉或是反向運轉以及風扇旋轉時間之外，還包含設定風扇模組的翻轉方向、翻轉角度以及翻轉後維持的時間等，達到控制風量、進風或抽風的作用並有效達到上述維持主機板(電子零件、中央處理器)的效能及穩定性的目的。

Claims (10)

1. 一種具可翻轉風扇的散熱裝置，用於對複數電子零件進行散熱，且該些電子零件設置於一中央處理器周圍，該散熱裝置包含：一散熱器，其具有複數散熱區，且各該散熱區用以對至少一該電子零件導熱；一風扇組架，包含複數風扇模組，該風扇組架設置於該散熱器上，且各該散熱區上至少對應設置一個該風扇模組；一轉向組件，包含一轉向電機，該轉向電機連接於該風扇組架，以驅動各該風扇模組以與該散熱器之上表面平行的一軸向翻轉；及一控制電路，訊號連接該些電子零件、該中央處理器、該些風扇模組與該轉向組件，該控制電路偵測該些電子零件及該中央處理器之一運作狀態，對應該運作狀態而控制該轉向組件致該些散熱區中該至少一風扇模組翻轉。
2. 如請求項1所述之具可翻轉風扇的散熱裝置，其中該控制電路包含：一控制單元；及一偵測單元，連接該控制單元，該偵測單元偵測該些電子零件及該中央處理器之溫度與時脈中至少之一者，根據偵測結果傳送至少一偵測訊號至該控制單元，該控制單元依據各該偵測訊號，而對應傳送一啟動訊號至該些散熱區中該至少一風扇模組，使其作動，該控制單元還對應傳送一翻轉訊號至該轉向組件，使其驅動該至少一風扇模組依該軸向翻轉。
3. 如請求項2所述之具可翻轉風扇的散熱裝置，其中該啟動訊號包含設定該風扇模組的轉動速度、正向旋轉與逆向旋轉中至少一者。
4. 如請求項2所述之具可翻轉風扇的散熱裝置，其中該翻轉訊號包含設定該轉向組件驅動該風扇模組翻轉的方向及翻轉的角度。
5. 如請求項1所述之具可翻轉風扇的散熱裝置，其中該轉向組件還包含一基座及一連接線，該基座設置於一電路板上，該轉向電機與該風扇組架連接並經由該連接線與基座連接。
6. 一種主機板，包含：一電路板；複數電子零件，設置於該電路板上；一中央處理器，設置於該電路板上；一散熱器，設置於該些電子零件上且不接觸該中央處理器，且該散熱器之具有複數散熱區；一風扇組架，包含複數風扇模組，該風扇組架設置於該散熱器上，且各該散熱區上至少對應設置一個該風扇模組；一轉向組件，包含一轉向電機，該轉向電機連接於該風扇組架，以驅動各該風扇模組以與該散熱器之上表面平行的一軸向翻轉；及一控制電路，訊號連接該些電子零件、該中央處理器、該些風扇模組與該轉向組件，該控制電路偵測該些電子零件及該中央處理器之一運作狀態，對應該運作狀態而控制該轉向組件致該些散熱區中該至少一風扇模組翻轉。
7. 如請求項6所述之主機板，其中該控制電路包含：一控制單元；及一偵測單元，連接該控制單元，該偵測單元偵測該些電子零件及該中央處理器之溫度與時脈中至少之一者，根據偵測結果傳送至少一偵測訊號至該控制單元，該控制單元依據各該偵測訊號，而對應傳送一啟動訊號至該些散熱區中該至少一風扇模組，使其作動，該控制單元還對應傳送一翻轉訊號至該轉向組件，使其驅動該至少一風扇模組依該軸向翻轉。
8. 如請求項7所述之主機板，其中該啟動訊號包含設定該風扇模組的轉動速度、正向旋轉與逆向旋轉中至少一者。
9. 如請求項7所述之主機板，其中該翻轉訊號包含設定該轉向組件驅動該風扇模組翻轉的方向及翻轉的角度。
10. 如請求項6所述之主機板，其中該轉向組件包含一基座及一連接線，該基座設置於該電路板上，該轉向電機經由該連接線與基座連接。