專利名稱:用于合成射流噴射器的電子封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明總體上涉及熱管理系統(tǒng),并且更具體地涉及與包括合成射 流噴射器的熱管理系統(tǒng)一起使用的電子封裝。
背景技術(shù):
隨著半導(dǎo)體器件的尺寸持續(xù)縮小和電路密度相應(yīng)提高,這些器件 的熱管理變得更加具有挑戰(zhàn)性。預(yù)期在可預(yù)見的將來該問題將更加嚴(yán) 重。
在過去,通常通過強(qiáng)制對流空氣冷卻來解決半導(dǎo)體器件和包括它 們的設(shè)備的熱管理,所述強(qiáng)制對流空氣冷卻或者是單獨(dú)的,或者與各 種散熱器件結(jié)合,并且通過使用風(fēng)扇來完成。然而,發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇基冷卻 系纟;是不合要求的,這是因?yàn)榘殡S它們的使用的電磁干擾和聲跡 (acoustical footprint)。此外,風(fēng)扇的4吏用需要相對大的運(yùn)動機(jī) 件,且相應(yīng)地需要高的功率輸入,以便獲得所需的熱傳遞水平。
最近,開發(fā)了利用合成射流噴射器的熱管理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)比相 當(dāng)?shù)娘L(fēng)扇基系統(tǒng)更加節(jié)能,并且還提供了降低的噪音水平和電磁干 擾。在US. 6,588,497 (Glezer等)中較詳細(xì)地描述了這種類型的系 統(tǒng)。雖然利用合成射流噴射器的熱管理系統(tǒng)比其它類型的熱管理系統(tǒng)
具有許多優(yōu)點(diǎn),但這些系統(tǒng)需要進(jìn)一步改進(jìn),以充分利用(leverage) 合成射流噴射器技術(shù)。在本發(fā)明公開的器件、方法和系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了若 干這些改進(jìn)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)制成并且配備有數(shù)字驅(qū)動器的熱管理系統(tǒng) 的電子配置的圖示,所述數(shù)字驅(qū)動器通過可變輸入電壓控制冷卻裝置 (驅(qū)動器信號幅度);
、圖2是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)制成并且配備有數(shù)字驅(qū)動器的熱管理系統(tǒng) 的電子配置的圖示,所述數(shù)字驅(qū)動器通過可變輸入電壓控制冷卻裝置 (驅(qū)動器信號幅度),并且具有測速計輸出端和環(huán)境或目標(biāo)溫度輸入 端;
圖3是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)制成并且配備有數(shù)字驅(qū)動器的熱管理系統(tǒng) 的電子配置的圖示,所述數(shù)字驅(qū)動器通過可變輸入電壓控制冷卻裝置 (驅(qū)動器信號幅度),并且具有測速計輸出端和溫度與環(huán)境或目標(biāo)溫 度以及聲學(xué)(聲頻)輸入端;
圖4是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)制成并且配備有數(shù)字驅(qū)動器的熱管理系統(tǒng) 的電子配置的圖示,所述數(shù)字驅(qū)動器具有P窗控制、測速計輸出端和 環(huán)境或目標(biāo)溫度輸入端;
圖5是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)制成并且配備有數(shù)字驅(qū)動器的熱管理系統(tǒng) 的電子配置的圖示,所述數(shù)字驅(qū)動器具有P麗控制、測速計輸出端和 環(huán)境或目標(biāo)溫度以及聲學(xué)(聲頻)輸入端;
圖6是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)制成的熱管理系統(tǒng)的電子配置的圖示,所 述電子配制的特征在于多個激勵器驅(qū)動器,這些激勵器驅(qū)動器可以用 于各個激勵器的電流監(jiān)控。
圖7是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)制成的合成射流噴射器的電子配置的圖 示,所述電子配置的特征在于擬諧波消除和數(shù)字波形生成;
7圖8是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)制成的合成射流噴射器的電子配置的圖
示,所述電子配置的特征在于具有P窗和關(guān)停控制的基本模擬實(shí)現(xiàn);
圖9是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)制成的合成射流噴射器的電子配置的圖 示,所述電子配制的特征在于具有PWM和關(guān)停控制的基本模擬實(shí)現(xiàn)以 及諧波消除;
'圖IO是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)制成熱管理系統(tǒng)支撐網(wǎng)絡(luò)的圖示; 圖11是利用初始測量方案的激勵器校正系統(tǒng)的圖示,所述測量
方案可用于確定給定的 一個或多個激勵器的經(jīng)校正的數(shù)值表;
圖12是利用初始測量方案的激勵器校正系統(tǒng)的圖示,所述測量
方案可用于確定給定的一個或多個激勵器的經(jīng)校正的數(shù)值表,并且所
述表定期更新;
圖13是可用于本發(fā)明所述的系統(tǒng)和器件的線圈傳感器的透視
圖14是圖13的線圈傳感器的側(cè)視圖15是圖13的線圈傳感器的另一透視圖16是圖13的線圈傳感器的分解圖17是可用于本發(fā)明所述的系統(tǒng)和器件的雙線圈傳感器的透視
,圖18是圖17的線圈傳感器的仰視圖; 圖19是圖17的線圈傳感器的俯視圖; 圖20是圖17的線圈傳感器的透3見圖21可用于本發(fā)明所述的系統(tǒng)和器件的壓電傳感器的透視和
圖22是圖21的線圏傳感器的分解圖
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種熱管理系統(tǒng)。所述熱管理系統(tǒng)包括(a)合成射 流激勵器,和(b)與所述合成射流激勵器連通的處理器,所述處理器適于接收編程指令,并且還適于響應(yīng)編程指令來調(diào)節(jié)合成射流激勵器 的工作。
本發(fā)明還^_供了 一種熱管理裝置。所述熱管理裝置包括合成射流 激勵器和處理器,所述合成射流噴射器適于在可變工作幅度和頻率下 工作,所述處理器適于調(diào)節(jié)合成射流噴射器的工作幅度和頻率。
本發(fā)明還提供了 一種嵌入在主系統(tǒng)中的熱管理系統(tǒng)。所述熱管理
系統(tǒng)包括(a)多個合成射流噴射器,和(b)適于才艮據(jù)編程指令來控制所 述多個合成射流噴射器的工作的處理器。
本發(fā)明還提供了一種監(jiān)控系統(tǒng)。所述監(jiān)控系統(tǒng)包括(a)多個受監(jiān) 控系統(tǒng),其中所述多個受監(jiān)控系統(tǒng)中的每一個都具有多個系統(tǒng)組件, 并且其中每一所述系統(tǒng)組件具有至少一個與之關(guān)聯(lián)的合成射流噴射 器;和(b)中央設(shè)備,所述中央設(shè)備位于遠(yuǎn)離所述多個受監(jiān)控系統(tǒng)的 位置,并適于監(jiān)控與所述多個受監(jiān)控系統(tǒng)的每一個的系統(tǒng)組件有關(guān)的 合成射流噴射器的工作。
本發(fā)明還提供了 一種收集來自多個系統(tǒng)的信息的方法,其中所述 多個系統(tǒng)的每一個都具有多個系統(tǒng)組件。根據(jù)所述方法,提供至少一 個與所述多個系統(tǒng)組件的每一個都有關(guān)的合成射流噴射器,并且從合 成射流噴射器收集關(guān)于系統(tǒng)組件的信息。
下面將更加詳細(xì)地描述了本發(fā)明的上述及其它特征。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn),基于這些裝置的熱管理系統(tǒng)中所利用的合成射流噴射 器,可以用作信息收集裝置,特別是在實(shí)現(xiàn)合成射流噴射器遍及或貫 穿主系統(tǒng)分布中。典型地,合成射流噴射器可放置在主系統(tǒng)中或其它 位置中的已知熱點(diǎn)處或是所述主系統(tǒng)的管理員或經(jīng)營者特別感興趣的 位置。通過利用這些裝置來收集關(guān)于主系統(tǒng)及其組件的信息(例如, 熱數(shù)據(jù)或工作狀態(tài)),可利用熱管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)除了可用作熱管 理系統(tǒng)外,還可以作為 一般數(shù)據(jù)采集和控制機(jī)制。此外,由于本發(fā)明所述熱管理系統(tǒng)的組件之間可能的提高的連 通,可以考慮單獨(dú)的合成射流噴射器之間的相互作用,因此允許熱管 理系統(tǒng)作為整體進(jìn)行優(yōu)化。此外,通過使這樣的系統(tǒng)中的合成射流噴 射器網(wǎng)絡(luò)化,可作出安排,使得熱管理系統(tǒng)可補(bǔ)償(或?qū)峁芾硐到y(tǒng) 進(jìn)行重新優(yōu)化來解決)熱管理系統(tǒng)和/或主系統(tǒng)的組件的工作狀態(tài)變 化,例如單獨(dú)風(fēng)扇或合成射流噴射器的失效,某些主系統(tǒng)組件或源的 去活,或其它這樣的事件。
圖1是本發(fā)明公開類型的熱管理裝置101的第一特定的非限制性
實(shí)施方案的圖示。所述特定裝置101配備有合成射流激勵器103,所 述激勵器由3.3-13.5伏的電源105供給直流電能量。當(dāng)然應(yīng)理解, 所述電壓范圍僅是示例性的,并且可以根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)制成在所述 范圍之外的電壓下工作的各種熱管理裝置和系統(tǒng)。因此,例如在一些 實(shí)施方案中,可制成適合于進(jìn)料泵的徑流的裝置和系統(tǒng),在這種情形 中輸入電壓可以小至l伏。在另一方面,目前硅芯片組對于本領(lǐng)域是 公知技術(shù),可用于與本發(fā)明所述的熱管理裝置和系統(tǒng)結(jié)合,并且可提 供高輸入電壓至24伏。
熱管理裝置101具有控制所述裝置的微處理器107或集成電路, 并且具有調(diào)壓器109,所述調(diào)壓器向微處理器107供以合適電壓。熱 管理系統(tǒng)101還配備有到微處理器107的編程線路111,所述線路允 許所述裝置與串行總線112或其它此類裝置連通。在基本裝置中,可 編程線路111可進(jìn)行工作,以測試線板(board)上的襯墊(pad),這些 襯墊用于在制造中測試所述裝置。在更先進(jìn)的系統(tǒng)和裝置中,例如本 發(fā)明所述的適于在網(wǎng)絡(luò)或者在互聯(lián)網(wǎng)上下載軟件、固件和其它編程單 元的實(shí)施方案,這些線路可連接到主系統(tǒng),使得主機(jī)可發(fā)送對熱管理 裝置101或?yàn)槠浣M件的熱管理系統(tǒng)進(jìn)行程序重調(diào)、重裝或更新所必須 的編程數(shù)據(jù)。
熱管理裝置101還配備有電流采樣電阻器113,所述電阻器適于 對H橋115進(jìn)行采樣,并且還配備有接地線117。所述電流采樣電阻 器113配備有向微處理器107反饋的反饋節(jié)點(diǎn)119,使得熱管理裝置101可感測流經(jīng)電流采樣電阻器113且因此流經(jīng)H橋115并進(jìn)入到激 勵器103中的電流的大小。因此,熱管理裝置101能夠:寐測H橋115 中或激勵器電流中的變化、不規(guī)則性或失效。
圖2是用于驅(qū)動本發(fā)明公開類型的合成射流激勵器的熱管理系統(tǒng) 201的另一個特定的非限制性實(shí)施方案的圖示。所述系統(tǒng)201在大多 數(shù)方面類似于圖1中所描述的系統(tǒng),不同之處在于加入了溫度輸入端 部件221和測速計輸入端器件223。測速計輸入端器件223提供了另 外的手段,通過所述手段可使熱管理系統(tǒng)201與主系統(tǒng)進(jìn)行對話。
圖3是本發(fā)明公開類型的熱管理系統(tǒng)301的另一個特定的非限制 性實(shí)施方案的圖示。所述系統(tǒng)在大多數(shù)方面類似于圖2中所描述的系 統(tǒng),不同之處在于加入了聲頻輸入端信號325和傳聲器327,以向熱 管理系統(tǒng)301提供聲頻反饋。通??蓪β曨l輸入端325進(jìn)行分析,以 調(diào)節(jié)激勵器驅(qū)動參數(shù),例如驅(qū)動幅度和驅(qū)動頻率或波形諧波補(bǔ)償,從 而使傳聲器327所接收到的不希望的聲影(acoustic artifacts)最 小化。
圖4是本發(fā)明公開類型的熱管理系統(tǒng)401的進(jìn)一步特定的非限制 性實(shí)施方案的圖示。所述系統(tǒng)在一些方面類似于圖1中所描迷的系統(tǒng). 然而,所述系統(tǒng)適于固定電源405的徑流。因此,其不需要調(diào)壓器。 在所描述的特定實(shí)施方案中,熱管理系統(tǒng)401適于5伏或12伏的輸 入電壓徑流,所述電壓徑流由直流電源405供給。然而,如上所述, 熱管理系統(tǒng)401可適于寬范圍電壓的徑流,并且可由各種類型的電源 供給。由于系統(tǒng)401具有固定電壓,電壓不再是受控電壓。實(shí)際上, 脈寬調(diào)制(P麗)輸入端429提供受控輸入。圖4的系統(tǒng)還配備有溫度 輸入端421和測速計輸出端423。
圖5是本發(fā)明公開類型的熱管理系統(tǒng)501的進(jìn)一步特定的非限制 性實(shí)施方案的圖示。所述系統(tǒng)在大多數(shù)方面類似于圖4中所描述的系 統(tǒng)。然而,向系統(tǒng)501增加了聲頻輸入端525和封閉的環(huán)狀傳聲器 527,以提供聲頻反饋。當(dāng)然應(yīng)理解,可用電流傳感器或其它類型的 反饋裝置取代傳聲器527。圖6是本發(fā)明公開類型的熱管理系統(tǒng)601的進(jìn)一步特定的非限制 性實(shí)施方案的圖示。所述系統(tǒng)配備有#個激勵器603-1至603-N,每 一所述激勵器由其自有的H橋或D級或其它放大器615-1至615-n驅(qū) 動,并且每一所述激勵器具備其自有的與其關(guān)聯(lián)的電流采樣電阻器 613-1至613-N。當(dāng)然應(yīng)理解,這些實(shí)施方案的若干變化是可能的。 因此,例如,激勵器603-1至603-N可共享公共的H橋,或者可以由 控制器605直接運(yùn)行。各個激勵器603-1至603-N還可以具有其自有 的嵌在其上的電路。
圖10是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)制成的系統(tǒng)701的一個特定的非限制性 實(shí)施方案的圖示,所述系統(tǒng)利用了基于合成射流激勵器的熱管理系統(tǒng) 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),以收集關(guān)于主系統(tǒng)703-1至703-F的信息和/或控制主系 統(tǒng)703-1至703-F,所述類型的熱管理系統(tǒng)嵌入在所述主系統(tǒng)703-1 至703-F內(nèi)。在所述特定的實(shí)施方案中,主系統(tǒng)703-1至703-F是包 括一種或多種設(shè)備架705-1至705-F的設(shè)備,每一所述設(shè)備包括一個 或多個服務(wù)器707-1至707-S。每一所述設(shè)備架705-1至705-R包括 與多個合成射流激勵器電子連通的本地主機(jī)709,所述多個合成射流 激勵器貫穿分布在設(shè)備架705-1至705-R中。關(guān)于給定的設(shè)備架的合 成射流激勵器數(shù)目和類型可以變化。然而, 一般而言,可以根據(jù)每一 設(shè)備架705-1至705-R來提供合成射流激勵器的合適數(shù)目和類型,以 熱管理各個架上存在的任何熱點(diǎn)。因此,例如,在所描述的特定實(shí)施 方案中,第一設(shè)備架705-1第一 711、第二 713、第三715和第四 717合成射流激勵器。第一合成射流激勵器711適于冷卻第一微處理 器,第二合成射流激勵器713適于冷卻服務(wù)器的RAM,第三合成射流 激勵器715適于冷卻硬盤,以及第四合成射流激勵器717適于冷卻第 二微處理器。
參考圖10我們還應(yīng)理解,i 設(shè)備架705-1至705-R是第一主設(shè) 備703的一部分,主設(shè)備703還包括設(shè)備熱管理中心733。主系統(tǒng) 701包括多個主設(shè)備703-1至703-F,其中每一所述,設(shè)備(可以是 類似或不同的)配備有主設(shè)備703-1中所述類型的熱管理系統(tǒng)。每一
12所述尸設(shè)備703-1至703-F與公司總部751和/或與技術(shù)支持中心 753連通,后者可優(yōu)選與公司總部751連通。
由于其本身的性質(zhì),圖10中所描述的系統(tǒng)701 ;故設(shè)計成具有局 部(localized)合成射流噴射器,所述合成射流噴射器接近每一設(shè) 備架705-1至705-R內(nèi)各個裝置的熱點(diǎn),所述設(shè)備架705-1至705-R 放置在每一設(shè)備703-1至703-F中。因?yàn)槠浞植夹再|(zhì),除了為主系統(tǒng) 703-1至703-F中的多個裝置提供熱管理而將熱管理納入其中外,還 可利用所述系統(tǒng)提供多種數(shù)據(jù)采集功能。例如,每一合成射流噴射器 可配備有熱傳感器、測速傳感器、電壓傳感器、光檢測器、磁傳感 器、電傳感器等,并且可以將這些裝置收集的數(shù)據(jù)傳送到本地主機(jī) 709。在公司總部751或者在技術(shù)支持中心753可遠(yuǎn)程獲取所述數(shù) 據(jù),所述數(shù)據(jù)在公司總部751或者在技術(shù)支持中心753受到監(jiān)控,例 如,以確保具體設(shè)備中的多個系統(tǒng)正常運(yùn)行。
所述系統(tǒng)還允許主系統(tǒng)和/或熱管理系統(tǒng)的多個組件對狀態(tài)和其 它信息進(jìn)行訪問。例如,關(guān)于合成射流噴射器在規(guī)定時間段中經(jīng)過循 環(huán)的數(shù)目的數(shù)據(jù),可受到監(jiān)控,用于壽命測試和用于維護(hù)目的。在一 些實(shí)施方案中,當(dāng)所述數(shù)據(jù)指示給定的合成射流噴射器接近其預(yù)期壽 命時,可向系統(tǒng)管理發(fā)送維護(hù)告警。
圖1中所描述的系統(tǒng)701的分布性質(zhì)的其它有利之處在于,所述 系統(tǒng)允許在各個設(shè)備架705和/或設(shè)備703中的熱點(diǎn)之間建立相互聯(lián) 系。例如,這可以允許對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控的個人或公司來識別組件失效 的潛在常見起因。所述系統(tǒng)還允許熱管理方案的實(shí)現(xiàn),所述熱管理方 案考慮到系統(tǒng)的各個組件對系統(tǒng)的另一組件具有的影響。例如,可考 慮到各個合成射流噴射器對受系統(tǒng)中的其它合成射流噴射器管理的熱 負(fù)荷具有的影響,使得可以將工作量合適地分配貫穿在多個合成射流 噴射器中,并且使得熱管理可以得到優(yōu)化。
所述系統(tǒng)還允許合成射流噴射器失效算法的實(shí)現(xiàn)。例如,如果系 統(tǒng)內(nèi)的具體合成射流噴射器失效或發(fā)生故障,則通過將失效合成射流噴射器所處理的至少部分熱負(fù)荷分配貫穿到鄰近的合成射流噴射器, 系統(tǒng)能夠彌補(bǔ)這種失效。
所述系統(tǒng)還允許合成射流噴射器關(guān)停算法的實(shí)現(xiàn)。例如,合成射 流噴射器關(guān)停算法的實(shí)現(xiàn)。例如,如果系統(tǒng)探測到系統(tǒng)組件不再需要 冷卻,如例如組件已經(jīng)關(guān)?;蛘咭堰_(dá)到可接受的熱水平,所述系統(tǒng)可 使負(fù)責(zé)管理所述部件的一個或多個合成射流噴射器無效,或者可降低 合成射流噴射器工作所處的散熱水平和/或功率水平。當(dāng)傳感器指示 系統(tǒng)組件再次需要一定水平的熱管理時,可以將合成射流噴射器重新 激活,和/或可以提高其功率水平。通過以這種方式工作,熱管理系 統(tǒng)降低其自身的功率消耗和對要管理的熱負(fù)荷的作用??梢允褂酶鞣N 參數(shù)閾值或邏輯電平來確定將要何時使單獨(dú)的合成射流噴射器或成組 的合成射流噴射器活化或無效,或者確定將要何時提高或降低它們的 功率水平和/或熱消散水平。
圖8是具有脈寬調(diào)制(P麗)和關(guān)??刂频哪M裝置631的一個特
定的非限制性實(shí)施例的圖示,所述裝置可用在上述若干算法中。裝置
631配備有具備調(diào)頻器的改進(jìn)文氏(Wein)橋振蕩器633,所述調(diào)頻器 與具有增益控制的緩沖放大器635電連通。裝置631還配備有P麗控 制電路637,所述控制電路也與緩沖放大器635電連通。提供功率聲 頻放大器639,所述放大器放大其從緩沖放大器635接收的信號并且 將其傳送到合成射流激勵器641。功率聲頻放大器639配備有驅(qū)動關(guān) ??刂齐娐?43,以在需要時使合成射流激勵器641無效。
圖9是具有脈寬調(diào)制(P麗)、關(guān)??刂坪椭C波消除的模擬裝置 651的另一個特定的非限制性實(shí)施例的圖示,所述裝置可用在上述若 干算法中。所述裝置651在大多數(shù)方面類似于圖8的裝置631,但還 包括位于緩沖放大器655下游和功率聲頻放大器659上游的諧波消除 電路665。結(jié)合圖7更詳細(xì)地描述了可由諧波消除電路665實(shí)現(xiàn)的一 些可能的諧波消除方案。
圖10中描述的系統(tǒng)701還可適于利用公共通訊網(wǎng)絡(luò)工具。例 如,管理所述系統(tǒng)的公司可以為合成射流噴射器和控制它們的裝置提供軟件和固件??梢岳镁W(wǎng)絡(luò)來實(shí)施升級、安裝、打補(bǔ)丁或其它對固 件或軟件的改變,并且/或者進(jìn)行特征集升級。例如,用戶可以購買 詳述了最小維護(hù)計劃的維護(hù)合同。納入到所述系統(tǒng)的合成射流噴射器 和其它硬件可配備有各種關(guān)閉的功能,因?yàn)榫S護(hù)計劃需要它們。如果 用戶后來希望升級它們的維護(hù)計劃,可以遠(yuǎn)程打開升級計劃中規(guī)定的 另外功能。
本發(fā)明描述的系統(tǒng)可配備有適于在各種輸入電壓下工作的合成射 流噴射器。因此,例如,利用交流或直流電源,可以使合成射流噴射
器適于在3. 3V-24V輸入電壓下連續(xù)工作。利用交流或直流電源,還 可以使本發(fā)明所述系統(tǒng)中使用的合成射流噴射器適于在特定電壓下或 電壓組下工作,并且這些電壓可以是恒定或變化的。因此,例如,在 特定的系統(tǒng)中,每一合成射流噴射器可能適于在3. 3 V、 5 V、 12 V 或24 V下工作。合成射流噴射器還適于在變化的電壓下工作,例 如,所述變化涉及必須消散掉的與熱點(diǎn)或系統(tǒng)有關(guān)的熱負(fù)荷。電源可 以在外部或內(nèi)部。在一些實(shí)施方案中,可通過本地線板控制合成射流 噴射器,所述線板也配備有進(jìn)行任何必要電壓或電流調(diào)節(jié)的合適電 路。
在其它實(shí)施方案中,合成射流噴射器可適于插到本地可獲得電源 上。例如,控制另一個裝置并且需要熱管理的局部線板本身可配備有 合成射流激勵器能夠獲:f又的一個或多個端口 。
在根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)制成的一些裝置和系統(tǒng)中,使用脈寬調(diào)制(P麗) 輸入端可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程主控制,從而改變合成射流噴射器的驅(qū)動幅度。脈 寬調(diào)制是從主機(jī)接收到的信號,所述信號具有開關(guān)時間比。本發(fā)明所 述的系統(tǒng)可以利用所述比例來確定特定的合成射流噴射器或合成射流 噴射器組,以最大熱管理水平(或在之間某種程度)進(jìn)行工作。在其 需要用本發(fā)明所述類型的管理裝置對系統(tǒng)進(jìn)行改造時,這樣的方法特 別有用。例如,因?yàn)槊}寬調(diào)制常用于控制風(fēng)扇,裝置和系統(tǒng)通常配備 有用于輸入脈寬調(diào)制信號的電纜。在一些實(shí)施方案中,可對本發(fā)明所 述的系統(tǒng)進(jìn)行適調(diào),使得它們受到為操作風(fēng)扇而設(shè)計的相同脈寬調(diào)制
15信號的控制(即,使得合成射流噴射器仿效風(fēng)扇),而無論所述裝置 實(shí)際上是否還包括風(fēng)扇。這在一些實(shí)施方案中避免了向系統(tǒng)添加插板
(card)、母板或其它裝置來控制合成射流噴射器的需要。
本發(fā)明所述的系統(tǒng)配備有封閉的環(huán)狀溫度控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)通 過感測關(guān)注位置的溫度來工作并且連續(xù)調(diào)節(jié)驅(qū)動合成射流噴射器的驅(qū) 動信號,使得可獲得所需水平的熱管理。在這樣的實(shí)施方案中若干變 化形式是可能的。例如,合成射流噴射器本身可配備有熱傳感器,所 述熱傳感器向控制驅(qū)動信號的裝置提供合適的反饋。熱傳感器還可位 于進(jìn)行冷卻的裝置上,與所述裝置熱連通的散熱裝置上,或者在其它 位置上。所述熱傳感器可適于感測環(huán)境空氣的溫度、熱排;故的溫度和 /或襯底的溫度。驅(qū)動信號可以通過調(diào)節(jié)其電壓水平或頻率水平或其 二者而得以改變。
在一些變化形式中,合成射流噴射器可適于從第一狀態(tài)切換到第 二狀態(tài),在所述第一狀態(tài)中,其受全局或非局部裝置控制,在所述第 二狀態(tài)中,其作為封閉的環(huán)狀系統(tǒng)進(jìn)行工作。這樣的切換的起因可能 是例如,在控制合成射流噴射器的線板或裝置接收的數(shù)據(jù),或合成射 流噴射器從一個或多個傳感器接收信號。合成射流噴射器可適于接收 超馳信號(override signal),所述信號致-使其從第 一狀態(tài)切換到第 二狀態(tài)。
本發(fā)明描述的系統(tǒng)和裝置可有利地使用H橋電路。這樣的電路極 其節(jié)省能量,并且可減少本發(fā)明描述的裝置和系統(tǒng)對熱管理負(fù)荷的貢 獻(xiàn)。例如,如果使用簡單的AB級放大器來驅(qū)動合成射流激勵器,放 大器裝置可產(chǎn)生顯著量的熱。通過使用用H橋電路實(shí)現(xiàn)的D級類型配 置,合成射流噴射器對熱負(fù)荷的貢獻(xiàn)顯著降低。在一些實(shí)施方案中, 所得放大器的效率則可接近9W或更大。
用H橋電路實(shí)現(xiàn)的D級類型配置在本發(fā)明所述的系統(tǒng)、裝置和方 法中的應(yīng)用具有許多其它優(yōu)點(diǎn)。例如,D級H橋輸出驅(qū)動電路減少激 勵器動力的損失,從而保持高的輸出效率。D級H橋輸出驅(qū)動器的低 I2R損失還減少由驅(qū)動器產(chǎn)生的熱,并且使驅(qū)動電路冷卻要求最小化。此外,D級H橋工作頻率充分高于聲頻頻率,但充分低于大多數(shù) 高頻干擾源例如RFI和EMI。此外,D級H橋裝置較小,這降低了電 路的物理尺寸,或者當(dāng)集成到微控制器I/C中時,減少了封裝數(shù)。作 為另外的優(yōu)點(diǎn),這種集成降低了制造成本和間接成本,因?yàn)閮H有一個 (相對于兩個)部件來進(jìn)行裝配、測試和記錄。
由上文應(yīng)理解,驅(qū)動器電路可以在至少兩個位置之一。特別地, 在一些實(shí)施方案中,驅(qū)動器電路可置于激勵器本身上(例如,在激勵 器的熱條板上),而在其它實(shí)施方案中,驅(qū)動器電路可置于激勵器外 部的一些位置上。這些設(shè)置的各種混合也是可能的。例如,通過專有 的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)串行總線,可將含有這些激勵器的合成射流噴射器組以這 樣的關(guān)系互相連接,即在兩個或多個合成射流噴射器之間存在主從關(guān) 系。在這樣的實(shí)施方案中,所有驅(qū)動器電路中的大多數(shù)可以置于控制 激勵器上,驅(qū)動器控制一個或多個從激勵器(slave actuator)的行 為,并且激勵器可以連接到另一個線板,所述線板可表現(xiàn)出主界面和 共信號源。
另外,可使D級H橋加倍以驅(qū)動多個激勵器,并且使驅(qū)動電流調(diào) 節(jié)大小適合荷載電流要求。在這樣的實(shí)施方案中,當(dāng)輸送電流為 100-400 mA時,總系統(tǒng)開銷通常為5-10 mA。這產(chǎn)生90-95%的功率 效率。此外,所述解決方案用合成射流噴射器替代吸取400 mA-l. 5 A的風(fēng)扇,所述合成射流噴射器比典型的風(fēng)扇具有低很多的分布 (profile)。
通過利用數(shù)目非常少的低成本組件、特別是活性組件,可使本發(fā) 明所述的系統(tǒng)和裝置的成本最小化,從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電4>。在一些實(shí)施 方案中,全集成的配置僅需要(a)印制電路板,(b)連接器,(c)集成 電路,(d)電阻器,和(e)兩個電容器。
可按擴(kuò)展頻譜模式操作本發(fā)明所述的裝置,以調(diào)制驅(qū)動H橋電路 的P麵信號,佳_得在減小在任何頻率下的EMI發(fā)射。在這樣的操作模 式下,可在寬頻率范圍內(nèi)對驅(qū)動信號進(jìn)行調(diào)制,橫_得驅(qū)動信號的能量 遍及頻率范圍進(jìn)行分布,從而降低分配給任何單頻的總能量。在用戶EMI測試期間可確定所述擴(kuò)展頻譜模式的工作特性,并且可對其進(jìn)行 改進(jìn),如果需要,通過固件更新下載,所述下載例如可以改進(jìn)所述裝 置所利用的擴(kuò)展頻譜或所述頻譜的特性。在一些應(yīng)用中,所述方法允
許EMI問題的解決,而不從主裝置或系統(tǒng)除去熱管理或系統(tǒng)。例如通
過隨機(jī)數(shù)發(fā)生器或假隨機(jī)數(shù)發(fā)生器,可測定對驅(qū)動信號進(jìn)行調(diào)制所覆 蓋的頻率。
在上述方法的特定的非限制性實(shí)例中,用戶可以對配備有本發(fā)明 所述類型的熱管理系統(tǒng)的裝置的原型進(jìn)行初始實(shí)驗(yàn)室測試。這樣的測
試可確定EMI問題。用戶然后可通過互聯(lián)網(wǎng)或另外的網(wǎng)絡(luò)或通信連接 下載不同的擴(kuò)展頻譜范圍或頻率特性,這些擴(kuò)展頻譜范圍或頻率特性 可用于更新裝置的固件,以解決所述問題。在裝置進(jìn)行EMI測試下可 進(jìn)行這種升級,使得檢查通過改進(jìn)已得到充分解決的情況??梢蕴峁?一個或多個包括這些下載的專門網(wǎng)站或網(wǎng)點(diǎn),并且這些網(wǎng)站或網(wǎng)點(diǎn)還 可能包括各種軟件算法和界面,所述算法或界面允許用戶或遠(yuǎn)程單位 在裝置上允許各種測試,使得確保遵從適用的法律和規(guī)章。在一些實(shí) 施方案中,站點(diǎn)可以是基于訂購的,并且^f吏用者在所述站點(diǎn)上對部件 的使用權(quán)可受到控制,例如通過使用者的訂閱狀態(tài)或級別。熱管理系 統(tǒng)還可配備有軟件或固件,所述軟件或固件收集關(guān)于熱管理系統(tǒng)的數(shù) 據(jù),并且使這些數(shù)據(jù)可由第三方軟件包獲取,用于數(shù)據(jù)分析目的。
在本發(fā)明所述的系統(tǒng)和裝置中,合成射流噴射器可按各種方式與 驅(qū)動電子件接合。在一些實(shí)施方案中,可以提供驅(qū)動器電路置于其上 的線板,所述線板是組件必需的。在這些實(shí)施方案中,電線或接口電 纜可例如才艮據(jù)具體應(yīng)用而變化。因此,例如,在簡單應(yīng)用中,可提供 兩條電線(一個用于電源(其可以變化),而一個用于接地)。在其 它實(shí)施方案中,除接地線或電源線外,可提供另外的電線或電纜,例 如串行端口線或熱電偶電阻線(或其它用于溫度感測的電線或電 纜)。在其它實(shí)施方案中,可以由合成射流噴射器的制造商提供電路, 用以納入到用戶線板上。在這樣的實(shí)施方案中,合成射流激勵器殼體 可以沒有超出需要接合用戶線板的必要電纜或電線的電子件。
在一些應(yīng)用中,熱管理可能需要不采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線的裝置。在 這些應(yīng)用中,可提供總線用以與本發(fā)明所述的裝置和系統(tǒng)一起使用, 所述總線類似或模擬工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線。本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法還適于 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線的徑流或者與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線接合,所述工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線例
如電源管理總線(PMBUSTM)??梢院线m地使用前綴代碼或代碼表,以促 進(jìn)接合這樣的界面,并且特定類型總線的唯一協(xié)議可以屬于可作為軟 件或固件模塊進(jìn)行下載的項(xiàng)目。
本發(fā)明所述的系統(tǒng)和裝置還可以適合于經(jīng)串行總線的遠(yuǎn)程主控 制,包括專有總線或用戶總線,并且如上所述,還可以支持其它工業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)總線,例如所基于的PM總線。接口例如可基于Philips I2C或 SPI硬件級。
在本發(fā)明所述系統(tǒng)和裝置的一些實(shí)施方案中,合成射流激勵器可 適于以被動激勵器諧波消除模式工作,其中對驅(qū)動信號進(jìn)行調(diào)節(jié),以 從所述信號扣除第1和第2諧波,使得將來自先前描述的激勵器的聲 頻諧波最小化。這樣的工作才莫式可導(dǎo)致乂人所述裝置流出的聽頻顯著減 少。這樣的諧波消除方案可例如基于為確定聽頻而進(jìn)行的測試,所述 聽頻裝置或特制的裝置批所典型具有的,或者可使其適應(yīng)具體裝置的 聽頻信號??梢詫⒅C波消除方案編程到例如控制所述裝置的固件內(nèi)。
在本發(fā)明公開的系統(tǒng)和裝置的其它實(shí)施方案中,合成射流激勵器 可適于以活動或動態(tài)激勵器諧波消除模式工作,在所述模式中,激勵 器從傳聲器(例如系統(tǒng)傳聲器)獲取波形信號,并且扣除從驅(qū)動信號 探測到的諧波,從而使由激勵器的電流工作條件引起的聲頻諧波最小 化。
圖7說明了可用于本發(fā)明所述的系統(tǒng)、裝置和方法的諧波頻率消 除方案的一種可能的非限制性實(shí)施方案。在其中所述的方案671中, 提供了第一 673、第二 675和第三677發(fā)生器,這些發(fā)生器分別適于使用產(chǎn)生頻率為170 Hz、 340 Hz和680 Hz的正弦波。分別為第二 675和第三677發(fā)生器提供第一 679和第二 681。提供求和結(jié)點(diǎn),通 過所述結(jié)點(diǎn),第一673、第二 675和第三677發(fā)生器的信號在分別通 過第一 685、第二 687和第三689電阻器后被合并。然后將合并信號 傳到放大器691,并且然后傳到合成射流激勵器693
在工作中,第一延時器679和第二發(fā)生器675刪去了第一發(fā)生器 673產(chǎn)生的信號的諧波。類似地,第二延時器681和第三發(fā)生器677 刪去了第一發(fā)生器673產(chǎn)生的信號的第二和第三諧波。 一旦實(shí)現(xiàn)所述 諧波消除,將求和結(jié)點(diǎn)683處的波形數(shù)字化,并且使用所得文件夾作 為波形源,以在數(shù)字控制器集成電路的快速ROM中裝載波形表。因 此,圖7中描述的諧波消除方案671影響擬諧波消除和數(shù)字波形發(fā) 生。
在又一實(shí)施方案中,兩個或多個合成射流激勵器可適于互相連 通,從而使它們可調(diào)節(jié)它們相對于彼此的共振頻率,^使得將聽頻最小 化或?qū)⑵湎?。例如,如果測得兩個或多個合成射流激勵器是在足夠 互相接近的共振頻率下工作,使得導(dǎo)致可產(chǎn)生聲頻諧波或拍頻的類型 的結(jié)構(gòu)干涉,所述系統(tǒng)可適于改變合成射流激勵器的工作頻率,使得 它們是足夠同步的或者是頻率不同的,從而避免不希望的聲頻諧波或 拍頻的產(chǎn)生。
所述系統(tǒng)配備有各種允許調(diào)節(jié)共振頻率的算法和軟件包,使得將 聽頻最小化到熱負(fù)荷允許的程度,必須將所述熱負(fù)荷消散掉。因此, 例如,可將所述系統(tǒng)配置成在激勵器工作頻率調(diào)節(jié)模式下工作,其中 對激勵器的共振頻率進(jìn)行定位(最低電流點(diǎn)),并且按維持最佳性能 和工作效率的需要對工作頻率進(jìn)行定期調(diào)節(jié)。這樣的實(shí)施方案特別適 合于這樣的應(yīng)用,在這些應(yīng)用中,系統(tǒng)或裝置在其物理環(huán)境中經(jīng)受明 顯改變,或者僅為了彌補(bǔ)老化對合成射流激勵器的影響。本發(fā)明所述 的系統(tǒng)和裝置還可適于以內(nèi)建自測(BIST)模式工作,在所述模式 中,熱管理解決方案驅(qū)動器和激勵器驅(qū)動電路的完整性在開電(power up)下進(jìn)行測試。這些測試可適于測試驅(qū)動器和激勵器電路的物理、電或工作完整性或者功能性,并且還可適于確定例如激勵器或電纜是
否是打開的。BIST模式還可包括評價激勵器電流(激勵器電流的變 化可以指示的是,例如一個或多個合成射流激勵器是發(fā)生故障的)、 存儲器(例如,控制合成射流激勵器的電源微處理器的存儲器)、溫 度傳感器、固件檢查和、總線連接、輸入電壓和其它這樣的參數(shù)。
可通過各種方法將錯誤報告給主機(jī)、使用者或維護(hù)人員或維護(hù)中 心。這些例如包括,經(jīng)總線給主機(jī)發(fā)送錯誤信息,將測速計信號關(guān) 閉,或者導(dǎo)致激勵器或另 一個裝置發(fā)射預(yù)定聲頻信號例如尋呼沖莫式。 在一些實(shí)施方案中,所述圖像可以確定系統(tǒng)經(jīng)受的故障的類型。在其 它實(shí)施方案中,可通過其它方法記錄故障,例如通過^f吏用LED指示器 或者通過在啟動屏幕或其它介質(zhì)上顯示錯誤信息。在將來的維護(hù)操作 期間,還可將所述錯誤記入考慮事項(xiàng)中。
在所述實(shí)施方案的一些變化形式中,如果BIST識別一種或多種 錯誤,則可對系統(tǒng)進(jìn)行配置以采用優(yōu)化策略,從而使系統(tǒng)彌補(bǔ)(在可 能的程度上)已探測到的錯誤或缺陷。因此,例如,如果系統(tǒng)探測到 合成射流激勵器發(fā)生故障或者完全沒有機(jī)能,則其可以調(diào)節(jié)剩余的合 成射流激勵器的工作頻率來分配熱負(fù)荷(在可能的程度上),遍及剩 余的合適發(fā)揮功能的合成射流激勵器和/或風(fēng)扇系統(tǒng)或其它熱管理裝 置。
本發(fā)明描述的系統(tǒng)和裝置還可適于以性能監(jiān)控的方式工作,在所 述方式中,系統(tǒng)維持性能參數(shù)變化的數(shù)據(jù)日志,可使用所述日志來指 示為維持性能水平或進(jìn)行"壽命終結(jié)時間"評估所需要的調(diào)節(jié)。可能 的性能參數(shù)變化的一些非限制性例子例如包括,激勵器阻抗或工作電 流,激勵器諧波,激勵器聲壓(如例如通過傳聲器進(jìn)行測定的),BIST 故障,測得的最大溫度,和測得的最小溫度。
可用本發(fā)明所述的系統(tǒng)和裝置獲取的機(jī)載(on-board)監(jiān)控能力有 助于并且(在一些情形中)自動進(jìn)行問題識別和解決,因?yàn)轵?qū)動器控 制器或支持主機(jī)中保存的歷史日志通常包括需要對問題進(jìn)行識別和改 正的數(shù)據(jù)。在其它情形中,所述信息可指示需要改正所述問題的動作,并且可以識別特定的所需動作。例如,如果輸入風(fēng)扇失效,則合 成射流激勵器可適于關(guān)注溫度的變化(在所述情形中,其還可適于通 報主機(jī))。合成射流激勵器還可適于接收來自主系統(tǒng)的故障通知。然 后可調(diào)節(jié)合成射流激勵器以提高冷卻,直到失效的風(fēng)扇被物理替換。
用本發(fā)明公開的系統(tǒng)和裝置所可能的機(jī)載監(jiān)控,使得有可能使用 合成射流噴射器作為網(wǎng)絡(luò)化熱數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的元件,而不需另外的 外部設(shè)備、熱電偶等。所述能力允許熱工程師在系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)和維 護(hù)期間快速且容易地斥t瞼總體系統(tǒng)熱性能。因此,例如在產(chǎn)品或系統(tǒng) 開發(fā)期間,可使用所述特征來獲得關(guān)于主系統(tǒng)的熱生成元件的信息, 因而避免需要復(fù)雜的外部設(shè)備來獲得該數(shù)據(jù)。
所述能力還提供了穩(wěn)定的、封閉的環(huán)狀熱系統(tǒng),所述系統(tǒng)可自動 進(jìn)行調(diào)節(jié)以改變系統(tǒng)中任何地方的熱狀態(tài),并且還可調(diào)節(jié)不同的系統(tǒng) 配置。例如,為了維護(hù)和維修,必須采取單服務(wù)器或整架離線。由這 種維護(hù)引起的熱管理要求的改變可由各個合成射流激勵器或者合成射 流激勵器組或組件得到自動補(bǔ)償。在一些應(yīng)用中,對于利用熱交換能 力的電訊架,在向所述設(shè)備架添加插卡或從其取去插卡時所述熱交換 能力影響熱管理要求,這些改變可自動得到補(bǔ)償并且可受到主系統(tǒng)的 監(jiān)控,而設(shè)備人員不必辛勤地管理所述熱管理系統(tǒng)。
本發(fā)明所述的系統(tǒng)和裝置還可適于以性能優(yōu)化;溪式工作,在所述 模式,它們使用一個或多個參數(shù),例如溫度、激勵器電流、諧波信 息、聲壓測量結(jié)果,以建立或定期優(yōu)化合成射流激勵器的熱性能和聲 性能??偩€上的合成射流激勵器可適于與其它合成射流激勵器以及與 其它支撐總線裝置(包括設(shè)備架附件的那些)配合,以實(shí)現(xiàn)總系統(tǒng)熱 優(yōu)化。當(dāng)所述系統(tǒng)以這種模式工作時,可通過改變幅度、頻率、準(zhǔn)時 性(on-t ime)或頻譜組成來調(diào)節(jié)合成射流激勵器輸出信號,以實(shí)現(xiàn)最 佳的熱、聲和功率效率。
在一些實(shí)施方案中,當(dāng)系統(tǒng)以性能優(yōu)化模式工作時,所述系統(tǒng)還 可適于與室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)控制器和其它可調(diào)節(jié)周圍環(huán)境的這樣的裝置或 系統(tǒng)配合或連通。例如,可在系統(tǒng)和室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)控制器之間建立通
22信連接,從而使所述系統(tǒng)可獲悉室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)控制器內(nèi)的當(dāng)前室溫設(shè) 置和任何當(dāng)前有效的程序,使得可調(diào)節(jié)這些設(shè)置。例如,室內(nèi)空氣調(diào) 節(jié)控制器可編程有白天和夜晚設(shè)置,這些設(shè)置具有以各種設(shè)置有關(guān)的 最大和最小溫度,并且所述熱管理系統(tǒng)可適于使用這種信息來進(jìn)行適 當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。
本發(fā)明所述的系統(tǒng)或裝置還可適于以升級模式工作。所述模式改 變允許驅(qū)動器控制器固件,以在仍使用的同時安裝最新版的固件或向
產(chǎn)品增加新特征(feature)。這種升級可通過直接連接到合成射流激 勵器、合成射流激勵器主機(jī)或者通過互聯(lián)網(wǎng)得以完成。
在本發(fā)明公開的系統(tǒng)和裝置的各種實(shí)施方案中,存在至少3種類 型的可獲得的升級/下載(a)升級,以糾正缺陷或改進(jìn)裝置性能或順 應(yīng)代理或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn);(b)可選額外費(fèi)用升級,以添加實(shí)現(xiàn)專有總線所 需的特征和/或主驅(qū)動程序(driver),可使用所述特征和/或主驅(qū)動程 序以允許熱管理系統(tǒng)與主機(jī)連通,或者需要所述特征和/或主驅(qū)動程 序來實(shí)現(xiàn)其它受到支持的工業(yè)總線(這些可包括提供了整個互連"總 線化"或網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的控制和狀態(tài)的熱監(jiān)控和熱系統(tǒng)管理程序);和 (c)下載,所述下載支持標(biāo)準(zhǔn)目錄合成射流噴射器產(chǎn)品,用于"原址 設(shè)計(design-in)"支持,并且支持用戶監(jiān)控器來檢查和跟蹤用戶裝 置中的合成射流噴射器狀態(tài)和性能。
本發(fā)明所述系統(tǒng)和裝置的可能升級功能允許所述系統(tǒng)和裝置就地 升級。因此,可對所述系統(tǒng)和裝置進(jìn)行升級,以添加功能和特征,而 不需要任何機(jī)械變更。若干這些附加功能和特征在上文已指出,并且 可例如包括基于內(nèi)容的訂購使用權(quán)限,系統(tǒng)和裝置的組件之間增強(qiáng)的 連通,或支持特定目錄產(chǎn)品的組件。
系統(tǒng)設(shè)計者還可利用所述特征對熱管理系統(tǒng)到主系統(tǒng)進(jìn)行用戶 化。例如,系統(tǒng)設(shè)計者可產(chǎn)生軟件包,所述軟件包包括具體的固件升 級(例如為實(shí)現(xiàn)總線)、.dll文件、軟件模塊等,可給熱管理系統(tǒng) 下載所述軟件,并且允許系統(tǒng)設(shè)計者對熱管理系統(tǒng)的特征進(jìn)行用戶化 以專交好地適應(yīng)利用主才幾所針對的具體應(yīng)用。還應(yīng)理解,本發(fā)明所述系統(tǒng)和裝置的可升級功能能實(shí)現(xiàn)或者有助 于實(shí)現(xiàn)各種商業(yè)方法和系統(tǒng)。例如,可建立一個或多個商業(yè)單位,所 述單位為本發(fā)明所述的熱管理系統(tǒng)提供各種軟件或固件升級或組件。 系統(tǒng)設(shè)計者可建立具有這些商業(yè)單位的帳戶,使得設(shè)計者可按主菜單
(ala cart)方式為熱管理系統(tǒng)產(chǎn)生升級包。因此,系統(tǒng)設(shè)計者可基本 上對熱管理系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場改新,使得其具備所需的功能或特征組。
可編程性有助于設(shè)計或特征組的修改,而不施加用于制造熱管理 系統(tǒng)和其組件的硬件或制造方法。在測試時可對組件進(jìn)行編程,以包 括用戶定制的特征組和總線支持。這減少了為新用戶實(shí)現(xiàn)型號示范所 需要的時間,且因此減少了新產(chǎn)品市場投放的時間。
如上文所指出的,這種能力還使得裝置能夠在原地(in the field)進(jìn)行升級,并同仍時在電路中進(jìn)行連接。連接到互聯(lián)網(wǎng)的主系 統(tǒng)中的裝置可通過所述互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行更新或升級。因此,例如,可改變 H橋電路的輸出切換頻率或擴(kuò)展頻譜參數(shù),并同時將所述裝置安裝在 與互聯(lián)網(wǎng)連接的主系統(tǒng)中。在一些情形中,這可讓EMI問題在一定時 間得到糾正,而與用戶的位置無關(guān),并且這可以在用戶進(jìn)行EMI測試 的同時來進(jìn)行以獲得所需的CE產(chǎn)品認(rèn)證。
因?yàn)閷⒀b置特征組基本下載到相同的I/C中,為系統(tǒng)提供特征分 量的商業(yè)單位可使用價格體系,所述體系是基于特征而不是基于費(fèi) 用,其可增加產(chǎn)品利潤。在一些情形中,這可允許商業(yè)單位在決定通 過產(chǎn)品固件升級來添加特征時產(chǎn)生收入,而不必制造裝置(例如,通 過簡單地將被請求的"選擇特征組"固件下載到用戶已安裝的熱管理 系統(tǒng)內(nèi))。
本發(fā)明還公開了用于增強(qiáng)和修正的標(biāo)記波驅(qū)動信號的方法,在驅(qū) 動空氣運(yùn)動激勵器(揚(yáng)聲器)時所述方法用于諧波變形復(fù)原和取消, 所述空氣運(yùn)動激勵器具有用于熱管理和受控湍流應(yīng)用的單驅(qū)動頻率。
在本發(fā)明公開的系統(tǒng)和裝置的一些實(shí)施方案中,可用單驅(qū)動頻率 驅(qū)動空氣運(yùn)動激勵器或揚(yáng)聲器,特別是在熱管理和受控湍流應(yīng)用中。 在提高(通常是單頻的)驅(qū)動激勵器的標(biāo)記波信號的幅度時,激勵器的移位(運(yùn)動)和所得的聲輸出給出越來越不精確的驅(qū)動信號再現(xiàn), 即輸入與輸出的關(guān)系由線性關(guān)系變?yōu)榉蔷€性關(guān)系。這種非線性在輸出
位移中導(dǎo)致產(chǎn)生單輸入頻率的多個諧波,這進(jìn)而在熱管理實(shí)施中導(dǎo)致 空氣流動的降低和伴隨的空氣流動效率的降低。這種非線性還導(dǎo)致產(chǎn) 生許多令人不悅的音調(diào),所述音調(diào)可使基于其在用戶應(yīng)用中的聲影的 產(chǎn)品不可接受。
許多因素有助于(單獨(dú)地和/或通過(有時復(fù)雜)關(guān)系)這種非 線性效果。這些因素中的一些包括隙內(nèi)i茲場的不對稱性和/或不均勻
性;線圈位置和/或運(yùn)動的不對稱性;振動膜和/或周圍材料隨溫度和 老化的硬度(等效剛度常數(shù))改變,或貫穿生產(chǎn)批量;裝置的線圏磁 場與裝置的永久磁場的相互作用;和振動膜和周圍組件的金屬箔附件 和/或粘合層附件內(nèi)的變化引起的不對稱力。
可用兩種不同方法校正這種驅(qū)動信號變形。第 一種方法利用初始 測量方案,在所述方案中,當(dāng)制造合成射流激勵器時,進(jìn)行激勵器位 移測量和驅(qū)動信號幅度和實(shí)際位移(或兩個驅(qū)動信號幅度和相關(guān)代理
信號之間)之間差異的測量。然后使用這些測量來計算基線校正值 表。所述表中的數(shù)據(jù)在其進(jìn)行校正和整形時通常代表正弦波,盡管本 發(fā)明描述的方法等同適用于待校正的任意成形波形。
校正表然后裝載到激勵器驅(qū)動器電子裝置的固件內(nèi)并且用于為激 勵器產(chǎn)生或提供經(jīng)校正的驅(qū)動信號??啥ㄆ诨騽討B(tài)地對所述表進(jìn)行修 正,以解決溫度波動、裝置的老化、軟件和硬件的更新等,或者以反 映由本地傳感器、由主源或者由用于結(jié)合已知老化曲線的機(jī)載經(jīng)過時 間測定所提供的其它校正。
在所述方法中,校正表對于激勵器可以是特定的,盡管實(shí)施方案 還可能使其中元件與元件的變化足夠小(和/或其中可接受的性能容 限足夠?qū)?以允許為各個生產(chǎn)批量或?yàn)楦鱾€類型的激勵器開發(fā)數(shù)值的 單校正表。因此,可以將所述方法作為基本開環(huán)的控制方法進(jìn)行實(shí) 施,所述開環(huán)的控制方法使用用校正表初始測得的值作為最佳評估,所述評估用于就裝置的使用壽命對合成射流激勵器的輸出進(jìn)行校正或 優(yōu)化。
圖11示意性地說明了初始測量方案中可利用的裝置的一個特定
的非限制性實(shí)施方案。裝置771包括振蕩器773、放大器775、激勵 器空氣增流器777和反饋傳感器779, 781。待測試的激勵器783插入 在激勵器空氣增流器777和感器779, 781之間。振蕩器773可以是單 頻聲頻振蕩器或模擬振蕩器。振蕩器773還可以是孩i處理器,所迷微 處理器通過數(shù)字— 莫擬轉(zhuǎn)換器輸出正弦波或其它功能。
反饋傳感器779, 781輸出反饋信號,所述信號設(shè)計激勵器783內(nèi) 的振動膜位置和/或速度。通過使用本發(fā)明所述的一種或多種傳感器 配置可產(chǎn)生反饋信號。激勵器783內(nèi)傳感器和振動膜之間的聯(lián)系可以 是機(jī)械的、電的或氣動的。在使用中,利用裝置771來確定生產(chǎn)期間 裝載到激勵器控制系統(tǒng)的數(shù)值校正表。所述表可以對于各個激勵器是 唯一的,或者其對于激勵器批的特定生產(chǎn)或激勵器類型是公共的。
可與本發(fā)明所述的系統(tǒng)和裝置一起使用的第二種方法的特征是使 用動態(tài)信號反饋,所述信號反饋表示振動膜的運(yùn)動。在圖12中描述 了這樣的反饋方案的一個特定的非限制性實(shí)施方案。在其中所述的系 統(tǒng)791中,利用反饋傳感器793通過數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)化器來給微處理器 797提供反饋信號。如對于圖11中所描述的裝置,在圖12的系統(tǒng) 791中,反饋信號可以與激勵器內(nèi)的振動膜位置和/或速度相關(guān)。
微處理器797將來自反饋傳感器的反饋信號793與輸入驅(qū)動信號 進(jìn)行對比,以校正存在的任何錯誤或者產(chǎn)生經(jīng)校正的驅(qū)動信號數(shù)值 表。然后利用所述信息來產(chǎn)生錯誤信號,進(jìn)而使用所述信號來校正后 產(chǎn)生用于激勵器的經(jīng)校正的驅(qū)動信號。
由上述應(yīng)理解,可以將所述方法作為基本封閉的環(huán)狀反饋控制系 統(tǒng)進(jìn)行實(shí)施,用以校正單頻驅(qū)動信號。如在上述的先前方法中所指 出,所述解決方案可包括許多到校正表的緩慢變化的環(huán)境輸入和主機(jī) 輸入。然而,基本控制是動態(tài)的,并且是例如在各個循環(huán)或循環(huán)系列 中來自運(yùn)動傳感器的封閉環(huán)反饋徑流。
26在上述方法中,校正中校正錯誤所用的反饋信號可得自幾種類型 的傳感器,這些傳感器可以位于任何若干位置。合適的傳感器類型包
括但不限于用于測量穿經(jīng)裝置線圈的電流的傳感器,用于確定來自 第;線圈(可與驅(qū)動線圏一起添加到前面的線圈)的電壓輸出的傳感 器,位于籃形物輪緣或處在另一鄰近位置的壓電運(yùn)動或電壓傳感器, 和光學(xué)定位或速度傳感器??蓪μ囟ǖ募钇魇褂靡粋€或多個這些相 同或不同類型的傳感器,對信號(量級、波形、時間變化、相位關(guān)系 和/或改變)進(jìn)行混合以獲得用于校正計算的最佳定位或速度的反饋 信號。
可使用用于感測、校正、控制和驅(qū)動的純模擬系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)校正驅(qū) 動信號的生成和總控制/運(yùn)行。這還可使用主要數(shù)字系統(tǒng)(primarily digital system)或者用隨同軟件的模擬和數(shù)字分量的混合來實(shí)現(xiàn)。
上述兩種方法的各種混合也是可能的。例如,與其將所述方法作 為封閉環(huán)狀系統(tǒng)(其動態(tài)地作出響應(yīng)且因此需要相當(dāng)大的處理器資 源)或開環(huán)系統(tǒng)(其中在生產(chǎn)場所對系統(tǒng)或裝置進(jìn)行預(yù)校正),不如 將所述系統(tǒng)進(jìn)行配置以為變化進(jìn)行定期校正(例如,每個周期或每x 數(shù)目個周期)。
在本發(fā)明所述的裝置和系統(tǒng)中可利用各種方法,用以感測合成射 流激勵器中振動的振動膜的位移和速度,在其用于熱管理所用或受控 湍流應(yīng)用所用的氣流的生成時,用作可用于控制或監(jiān)控裝置性能的反 饋信號。
為了就幾個關(guān)鍵參數(shù)對激勵器的性能進(jìn)行優(yōu)化,所述參數(shù)例如諧 波變形、功率消耗、最大位移和隨時間的速度及位移變化(這些包括 特定周期或小數(shù)目周期期間經(jīng)歷的短期變化,和例如由溫度變化和材 料性能老化引起的長期變化),必須具有向控制電路或其它這樣的裝 置提供來自一個或多個傳感器的反饋信號的機(jī)制,所述信號包括涉及 作為時間函數(shù)的振動膜定位、位移和/或速度。
這種需要可按多種方式得到滿足,下文描述了若干所述方式。在 這些解決方案中,可單獨(dú)地使用傳感器(即,每個振動膜一個傳感器),每個振動膜多個相同或不同類型的傳感器,或通過使用一個或 多個在初始工廠測量中臨時使用的傳感器,以獲得關(guān)鍵位移數(shù)據(jù),替 代與具體_|展動膜相關(guān)的信息。
在一個可能方法中(圖13-16中描述了所述方法的特定的非限制 性實(shí)施方案),提供線圈803形式的傳感器801,所述傳感器位于揚(yáng) 聲器組件的輪緣或邊緣上,所述揚(yáng)聲器組件通??砂ɑ@框805、懸 架807、振動膜809和磁體811 (應(yīng)注意,磁體811已從圖15中除 去,使得可以看到揚(yáng)聲器組件的內(nèi)部)。線圏803可安裝在籃框805 上、懸架807上、或通常接近振動膜809周緣的所述區(qū)域的任何位 置。振動膜809可以是圓形、橢圓形、矩形或任何其它就具體的熱管 理應(yīng)用所進(jìn)行優(yōu)化的幾何形狀。線圈803例如可以是具有單壓或多壓 的金屬線或帶環(huán)。當(dāng)振動膜809受到驅(qū)動并且上下運(yùn)動時,所述線圏 803感測/磁場的變化。
在另一個可能方法中(圖17-20中描述了所述方法的特定的非限 制性實(shí)施方案),傳感器831包括驅(qū)動線圈833和感測線圈835,這 些線圈巻繞合成射流激勵器的模型(former) 837。驅(qū)動線圈833和感 測線圈835可以是相同或不同的,并且可以包括例如單臣或多個叵的 金屬線或帶環(huán)。模型837通常是中空的圓柱體并且連接到振動膜 839,用于力的傳動以驅(qū)動振動膜839。應(yīng)理解,傳感器831還可具 備其它本領(lǐng)域已知的用于揚(yáng)聲器組件等的部件,盡管為了清楚說明而 省略了這些部件。
在振動膜839在沿垂直于模型837的縱軸的方向受到驅(qū)動線圈 833的驅(qū)動時,感測線圈835感測/磁場的變化。感測線圏835中由變 化的磁場誘導(dǎo)的電壓與振動膜839的運(yùn)動相關(guān)。利用所述變化的電壓 作為反饋信號。雖然感測線圈835描述為所述特定實(shí)施方案的兩個線 圏中下部者(即,所述線圈最遠(yuǎn)離振動膜839 ),但應(yīng)理解,驅(qū)動線 圈841或感測線圈833可以是上部線圈或下部線圈。這樣的實(shí)施方案 也是可能的,在所述實(shí)施方案中,兩個線圈中的第一線圈巻繞在模型 上并且這兩個線圈中的第二線圈巻繞在第一線圈上。在另外可能的方法中(圖21-22中描述了所述方法的特定的非限 制性實(shí)施方案),傳感器851包括壓電晶體裝置853,所述裝置位于 揚(yáng)聲器組件的邊緣上,所述揚(yáng)聲器組件通??砂ɑ@形物855、懸架 857、振動膜859和磁體861。壓電晶體裝置853感測振動膜859相 對于籃形物855的輪緣或邊緣或者任何其它固定參照位置的移動。通 常將壓電晶體裝置853進(jìn)行連接,使得裝置的一端與振動膜859接觸 并且另一端是固定的。振動膜859的運(yùn)動使壓電晶體裝置853中的晶 體彎曲,并且產(chǎn)生與振動膜859的運(yùn)動相關(guān)的電壓。然后利用這種時 間變化電壓作為反々貴信號。
在另一個可能方法中,傳感器是與驅(qū)動線圈串聯(lián)布置的小電阻 器。流經(jīng)驅(qū)動線圈的電流產(chǎn)生貫穿電阻器的電壓。利用所述電壓作為 反饋信號。流經(jīng)所述線圈的電流是線圈阻抗的函數(shù)。電磁機(jī)械聲組件 的阻抗受永^茲體、驅(qū)動線圈的DC電阻和驅(qū)動線圈的移動的影響,其 后者還受間隙中驅(qū)動線圈的位置、振動膜的硬度和相對硬度常數(shù)及環(huán) 境、和通過熱管理(或受控的湍流)應(yīng)用中所使用的噴射口的氣流阻 力及背壓的影響。因此,貫穿電阻傳感器的電壓與振動膜的時間變化
運(yùn)動有關(guān),并且可用作反^t信號來控制所述運(yùn)動。這種反^"關(guān)系對于 短期校正(例如,在各個驅(qū)動信號周期期間)和長期校正(例如,為 補(bǔ)償溫度、環(huán)境和材料性能變化所必需的校正的類型)是有效的。
在另外的可能方法中,傳感器是橋接電路,激勵器位于橋的一個 腿中。所述橋從兩個相對的隅角受到驅(qū)動。感測橋的兩個相對隅角的 之間的電壓差異。當(dāng)橋接電路經(jīng)初始平衡時(即,例如,當(dāng)橋的四個 腿的每一個的阻抗相等時),則在小信號線性驅(qū)動條件下,所感測的 電壓非常接近零。在提高驅(qū)動信號和/或阻抗影響條件變得顯著時, 橋的線圈腿的阻抗發(fā)生變化,并且這導(dǎo)致所感測的電壓發(fā)生變化。因 此,所述感測到的電壓涉及振動膜的時間變化運(yùn)動,并且可用作反饋 信號來控制所述運(yùn)動。這種反饋關(guān)系對于短期校正(例如,在各個驅(qū) 動信號周期期間)和長期校正(例如,為補(bǔ)償溫度、環(huán)境和材料性能 變化所必需的校正的類型)是有效的。上述各個傳感器可與信號調(diào)節(jié)選擇項(xiàng)一起使用,所述選擇項(xiàng)例如 模擬和/或數(shù)字信號擴(kuò)大和調(diào)節(jié)硬件及軟件。這些硬件或軟件中的一 些或所有可以是部分所公開的傳感器。
本發(fā)明的上述說明是說明性的,并且不意欲構(gòu)成限制。因此應(yīng)理 解,可對上述實(shí)施方案作出各種增加、替代和修改,而不背離本發(fā)明 的范圍。相應(yīng)地,本發(fā)明的范圍應(yīng)參考所附權(quán)利要求書進(jìn)行理解。
權(quán)利要求
1. 一種熱管理裝置,包括適于以可變工作特性進(jìn)行工作的合成射流噴射器,所述可變工作特性選自頻率和幅度;和適于調(diào)節(jié)所述合成射流噴射器的工作特性的控制器。
2. 權(quán)利要求1所述的熱管理裝置,還包括與所述控制器連通的 編程總線,所述編程總線適于給所述控制器提供編程指令。
3. 權(quán)利要求2所述的熱管理裝置,其中所述編程總線與通訊網(wǎng) 絡(luò)連通。
4. 權(quán)利要求3所述的熱管理裝置,其中所述編程總線可通過所 述通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行編程。
5. 權(quán)利要求4所述的熱管理裝置,其中所述通訊網(wǎng)絡(luò)是互聯(lián)網(wǎng)。
6. 權(quán)利要求2所述的熱管理裝置,其中將所述裝置納入到主系 統(tǒng)中,并且其中所述編程總線可通過主系統(tǒng)進(jìn)行編程。
7. 權(quán)利要求1所述的熱管理裝置,其中所述合成射流噴射器受 固定電壓電源驅(qū)動。
8. 權(quán)利要求1所述的熱管理裝置,其中所述合成射流噴射器受 可變電壓電源馬區(qū)動。
9. 權(quán)利要求8所述的熱管理裝置,還包括適于給所述微處理器 提供預(yù)定電壓的調(diào)壓器。
10. 權(quán)利要求8所述的熱管理裝置,還包括以電方式置于電源和 合成射流噴射器之間的H橋集成電路。
11. 權(quán)利要求10所述的熱管理裝置,還包括適于對輸入到H橋 的電流進(jìn)行采樣的電流采樣電阻器。
12. 權(quán)利要求1所述的熱管理裝置,其中所述裝置配備有溫度輸 入端。
13. 權(quán)利要求1所述的熱管理裝置,其中所述裝置配備有測速計 輸出端。
14. 權(quán)利要求1所述的熱管理裝置,其中所述裝置配備有聲頻輸 入端。
15. 權(quán)利要求14所述的熱管理裝置,其中所述聲頻輸入端配備 有傳聲器,使得處理器可接收與所述合成射流噴射器的工作相關(guān)的聲 頻輸入。
16. 權(quán)利要求1所述的熱管理裝置,其中所述裝置配備有脈寬調(diào) 制(PWM)輸入端。
17. —種熱管理系統(tǒng),包括 合成射流激勵器;和與所述合成射流激勵器連通的控制器,所述控制器適于接收編程 指令,并且還適于響應(yīng)所述編程指令來調(diào)節(jié)所述合成射流激勵器的工 作。
18. 權(quán)利要求17所述的熱管理裝置,其中所述編程指令調(diào)節(jié)合 成射流激勵器工作所處的頻率。
19. 一種嵌入在主系統(tǒng)中的熱管理系統(tǒng),所述熱管理系統(tǒng)包括 多個合成射流噴射器;和適于根據(jù)編程指令來控制所述多個合成射流噴射器的工作的處理器。
20. 權(quán)利要求19所述的熱管理系統(tǒng),其中所述處理器與主系統(tǒng) 連通。
21. 權(quán)利要求19所述的熱管理系統(tǒng),其中所述編程指令接收自 所述主系統(tǒng)。
22. 權(quán)利要求19所述的熱管理系統(tǒng),其中所述主系統(tǒng)適于調(diào)節(jié) 所述編程指令。
23. 權(quán)利要求19所述的熱管理系統(tǒng),其中所述多個合成射流噴 射器的每一個都具有與其相關(guān)的專用H橋集成電路。
24. 權(quán)利要求19所述的熱管理系統(tǒng),其中所述處理器適于對供 給到各個激勵器的電流進(jìn)行采樣。
25. 權(quán)利要求19所述的熱管理系統(tǒng),還包括與所述處理器連通 的編程總線,所述編程總線適于給所述處理器提供編程指令。
26. 權(quán)利要求25所述的熱管理系統(tǒng),其中所述編程總線與通訊 網(wǎng)纟各連通。
27. 權(quán)利要求26所述的熱管理系統(tǒng),其中所述編程總線可通過 所述通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)4t編程。
28. 權(quán)利要求27所述的熱管理系統(tǒng),其中所述通訊網(wǎng)絡(luò)是互聯(lián)網(wǎng)。
29. 權(quán)利要求25所述的熱管理系統(tǒng),其中所述編程總線可通過 主系統(tǒng)進(jìn)4亍編程。
30. 權(quán)利要求19所述的熱管理裝置,其中所述系統(tǒng)配備有溫度 輸入端。
31. 權(quán)利要求19所述的熱管理裝置,其中所述系統(tǒng)配備有測速 計輸出端。
32. 權(quán)利要求19所述的熱管理裝置,其中所述系統(tǒng)配備有聲頻 輸入端。
33. 權(quán)利要求32所述的熱管理裝置,其中所述聲頻輸入端配備 有傳聲器,使得處理器可接收與所述多個合成射流噴射器中的一個或 多個的工作相關(guān)的聲頻輸入。
34. 權(quán)利要求19所述的熱管理裝置,其中所述系統(tǒng)配備有脈寬 調(diào)制(P麵)輸入端。
35. —種監(jiān)控系統(tǒng),包括多個受監(jiān)控系統(tǒng),其中所述多個受監(jiān)控系統(tǒng)的每一個都具有多個 系統(tǒng)組件,并且其中每一所述系統(tǒng)組件具有至少一個與其有關(guān)的合成 射流噴射器;和中央設(shè)備,所述中央設(shè)備位于遠(yuǎn)離所述多個受監(jiān)控系統(tǒng)的位置, 適于監(jiān)控與所述多個受監(jiān)控系統(tǒng)的每一個的系統(tǒng)組件都有關(guān)的合成射 流噴射器的工作。
36. 權(quán)利要求的35所述的系統(tǒng),其中所述中央設(shè)備還適于通過 與所述系統(tǒng)組件有關(guān)的合成射流噴射器來收集涉及給定的系統(tǒng)組件的 數(shù)據(jù)。
37. 權(quán)利要求的35所述的系統(tǒng),其中與系統(tǒng)組件有關(guān)的合成射 流噴射器適于提供組件的熱管理。
38. 權(quán)利要求的35所述的系統(tǒng),其中所述多個受監(jiān)控系統(tǒng)的每 一個都是服務(wù)器。
39. —種用于從多個系統(tǒng)收集信息的方法,其中所述多個系統(tǒng)的 每一個都具有多個系統(tǒng)組件,所述方法包括提供至少一個合成射流噴射器,所述合成射流噴射器與所述多個 系統(tǒng)組件的每一個都有關(guān);和從合成射流噴射器收集關(guān)于所述系統(tǒng)組件的信息。
40. 權(quán)利要求的39所述的方法,其中所述信息是涉及所述系統(tǒng) 組件的溫度的數(shù)據(jù)。
41. 權(quán)利要求的39所述的方法,其還包括利用所述信息來對所 述系統(tǒng)組件的熱管理進(jìn)行優(yōu)化的步驟。
全文摘要
一種熱管理系統(tǒng)(101),包括(a)合成射流激勵器(103),和(b)與所述合成射流激勵器連通的處理器(107),所述處理器適于接收編程指令,并且還適于響應(yīng)編程指令來調(diào)節(jié)合成射流激勵器的工作。
文檔編號H05K5/00GK101427617SQ200780014572
公開日2009年5月6日 申請日期2007年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月23日
發(fā)明者約翰·史丹利·布斯, 羅伯特·泰勒·雷興巴赫 申請人:紐文迪斯公司