利用筆記本電腦廢熱供能的筆記本散熱器具體方案

一、項(xiàng)目概述

1.1 引言

現(xiàn)如今，能源危機(jī)日趨嚴(yán)重。人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)在不斷提高，在發(fā)展新能源的同時(shí)，努力提高能源利用率也是一個(gè)方向。當(dāng)前，半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)以其各種優(yōu)點(diǎn)越來越引起人們的關(guān)注。該技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于工業(yè)余熱、廢熱的回收利用、航天輔助電力系統(tǒng)等。

筆記本電腦在工作過程中，其ＣＰＵ及其他部件的高速運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，而且，隨著目前筆記本電腦硬件配置的逐漸升級(jí)，在提升性能的同時(shí)，筆記本電腦的整體發(fā)熱量也在不斷上升。為了解決這個(gè)問題，人們?cè)O(shè)計(jì)了散熱底座。然而，市面上所看到的筆記本電腦散熱器大多是通過USB接口連接到筆記本電腦供電，或者利用電池供電。但是，卻還沒有人設(shè)計(jì)出利用電腦廢熱為其進(jìn)行供電。

本方案擬利用基于AVR32 AT32UC3A單片機(jī)控制器的評(píng)估套件和開發(fā)系統(tǒng)EVK1100，開發(fā)利用電腦廢熱供電的筆記本電腦散熱器。

二、需求分析

2.1 功能要求

1、應(yīng)用半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)，利用電腦廢熱，為散熱器提供正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需能量。

2、該散熱器散熱效果優(yōu)越，噪聲小，振動(dòng)小，運(yùn)行更加穩(wěn)定。

3、該散熱器外形設(shè)計(jì)具備創(chuàng)新性。

2.2 性能要求

1、供電電壓穩(wěn)定，廢熱利用率高。

2、利用閉環(huán)控制能很好的進(jìn)行自我智能調(diào)節(jié)，抗干擾能力強(qiáng)。

3、該散熱器噪聲小，振動(dòng)小，運(yùn)行穩(wěn)定，美觀。

三、方案設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)原理

該系統(tǒng)通過溫差電壓片TEG162的高溫面和電腦發(fā)熱源接觸，通過散熱器帶動(dòng)TEG162低溫面處的空氣流動(dòng)控制低溫面溫度，從而控制溫差在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)。我們利用筆記本電腦廢熱轉(zhuǎn)化為電能，再通過穩(wěn)壓電路將電能存儲(chǔ)到鋰電池中。存儲(chǔ)的能量為整個(gè)電路提供能量來源，省去了單獨(dú)為電路提供能量的部分。這樣，一方面可以維持筆記本電腦的溫度不會(huì)太高，另一方面又實(shí)現(xiàn)了筆記本電腦的廢熱回收利用。

貝塞爾效應(yīng)：1821年，德國(guó)科學(xué)家賽貝爾發(fā)現(xiàn)在兩種不同金屬的連線，若將連線的一結(jié)點(diǎn)置于高溫狀態(tài)T2（熱端），而另一端處于開路且處于低溫狀態(tài)T1冷端，則在冷端存在開路電壓ΔV，此種現(xiàn)象被稱為賽貝爾效應(yīng)，Seebeck電壓ΔV與熱冷兩端的溫度差ΔT成正比，即 ΔV=kΔT=k(T2- T1) ，其中k是塞貝克參數(shù)，由材料本身的電子能帶結(jié)構(gòu)決定的。

由ΔV=kΔT=k(T2- T1)，正常情況下筆記本電腦CUP溫度在50～60度范圍內(nèi)時(shí),環(huán)境溫度根據(jù)季節(jié)不同，平均在0～10度左右，由ΔV=kΔT=k(T2- T1)，一年范圍的平均溫差電壓為4～5Ｖ，電流為６００ｍＡ，平均功率Ｐ＝Ｕ×Ｉ，約為2.4—3W。如果經(jīng)過5年，一臺(tái)電腦回收的能量約是131.4度，那么世界有多少臺(tái)筆記本電腦呢?所以這是很大的一部分能量。說明該方案可行性高。

TEG162基本資料：

電器參數(shù)：溫差120℃時(shí)，開路電壓17V，短路電流1A，負(fù)載電壓12V，負(fù)載電流600MA。

尺寸： 62×62×3.8

使用年限：5年左右

3.2 硬件平臺(tái)選用及資源配置

AVR32 AT32UC3A單片機(jī)控制器的評(píng)估套件和開發(fā)系統(tǒng)EVK1100上的溫度模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)筆記本電腦溫度，將溫度信號(hào)傳給AT32UC3A處理，實(shí)現(xiàn)筆記本電腦溫度只在安全范圍內(nèi)變動(dòng)。

3.3 系統(tǒng)軟件架構(gòu)和軟件流程

AT32UC3A開發(fā)板上的溫度模塊實(shí)時(shí)采集筆記本電腦的溫度，通過和預(yù)設(shè)溫度比較來控制散熱器風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)筆記本電腦溫度在正常范圍內(nèi)變化。

3.4 系統(tǒng)預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)結(jié)果

1、實(shí)現(xiàn)筆記本電腦廢熱能量的回收存儲(chǔ)。

2、實(shí)現(xiàn)在不增加外部電源的情況下，存儲(chǔ)的能量能使筆記本電腦散熱器正常工作，并且還能保證筆記本電腦不會(huì)太高而導(dǎo)致硬件的損壞。