以低功耗实现最佳散热性能
设计便携式PC或笔记本电脑的散热系统时,为了有效地利用电池资源,同时确保非散热区能够工作在保持其最大特性的工作温度,必须考虑一系列的散热问题。
随着计算机处理性能的不断提高,其功耗也日益提高。在PC和服务器系统中,这会带来一些散热问题,而在要求高性能的便携式PC中,其功耗问题会导致复杂的散热和电源管理问题。
设计便携式PC或笔记本电脑的散热系统时,为了有效地利用电池资源,同时确保非散热区能够工作在保持其最大特性的工作温度,必须考虑一系列的散热问题。在正确的温度限度内工作可延长平均无故障工作时间(MTBF)。
从物理角度来看,一个重要的指标是散热设计功耗(TDP),这是一个基于最坏应用情况的处理器功耗目标。通过使用TDP,系统工程师可设计出对处理器进行适当散热的系统。在便携式设备的情况下,机箱设计、散热片和散热管都从成本和开发角度再次提出设计问题。为了开发出好的散热解决方案,必须将整个系统(包括最坏情况下的处理器功耗)作为一个大的无源散热片来考虑。如果采用风扇散热,设计工程师必须仔细考虑与元件放置及机箱设计相关的气流和空气动力学的影响,以使风扇的效力最佳。
最新的移动处理器提供三种温度监测机理：
(1)内部热敏二极管(一种可用于测量管芯温度的PNP三极管)
(2)内部管芯温度测量方案,可自动降低CPU时钟速率以保持安全温度(PROCHOT#信号)。
(3)温控跳闸开关,当管芯温度达到135℃左右时关闭处理器并且发出THERMTRIP#信号。
便携式和笔记本电脑系统中最热的元件通常是处理器以及图形和内存控制器集线器(GMCH),所以保持这些芯片的理想温度是散热控制中重要的第一步。通过集成在管芯内的特别设计的三极管直接监测管芯的温度,允许用一个智能风扇速度控制器来直接监测管芯的温度。由于直接监测和智能地散热处理器的管芯温度,所以系统的工作温度可更接近于维持要求的MTBF所需要的温度。
内部热敏二极管
片内热敏二极管的温度可以利用一个工作在恒定电流的二极管(或一个三极管的基射极结电压)的负温度系数来监测。可以通过直接测量下式中的Vbe来获取温度值：
Vbe=(nKT/q)ln(Ic/Is)
令人遗憾地,这种方法需要校准以消除Is绝对值的影响,因为Is随不同三极管而变化。一种更好的方法是当同一三极管的集电极流过两个不同的电流时测量其Vbe的变化,其结果由下式给出：
ΔVbe=(nKT/q)ln(N)
其中,K为玻尔兹曼常数,q为电子电荷(1.6×10-19库仑),T为K氏绝对温度,N为两次流过集电极电流之比,n为热敏二极管(TD)的理想比例因子。
为了测量Vbe,传感器在I和NI两个工作电流之间切换。由此得到的波形通
