En bærbar computer afkølet med ionisk vind

Enhver, der bruger en bærbar computer, vil være bekendt med den susen, som blæseren laver, når den starter, når processorens temperatur når omkring 100 °F. Efterhånden som bærbare computere og anden elektronik er blevet mindre og tyndere, er forskere begyndt at søge efter alternative kølemetoder, der tilføjer mindre bulk og er mere støjsvage.

Køling: Disse infrarøde billeder viser Tesseras ioniske kølesystem i aktion. Efter at enheden er tændt, transporterer en fane af luft varme væk fra systemet.

En ny idé er at afkøle et system ved at bruge ioner til at skubbe luftmolekyler hen over en varm mikroprocessor og derved skabe en kølende brise. Såkaldte ioniske kølesystemer er blevet demonstreret i forskningslaboratorier før, men nu Kort , en international chip-emballeringsvirksomhed baseret i San Jose, Californien, har demonstreret et ionisk kølesystem integreret i en fungerende bærbar computer.

Forskere fra Tessera og University of Washington præsenterede detaljer om det ioniske kølesystem på IEEE Semi-Therm Symposium i marts. Systemet kan trække omkring 30 procent mere varme fra en bærbar computer end en konventionel blæser kan, og laboratorietest viser, at det potentielt kun kan forbruge halvt så meget strøm, siger virksomheden.

Ion-køleren er baseret på arbejde, der oprindeligt blev udført i 2006 af Alexander Mamishev , professor i elektroteknik ved University of Washington, og hans kolleger. Sidste år licenserede Tessera teknologien, og virksomheden har siden ændret den til at passe ind i en bærbar computer. Ud over at fjerne varme mere effektivt end en ventilator, har den lydløs drift - ingen bevægelige dele, siger Mamishev. Dette er en stor milepæl.

Det tidlige arbejde fokuserede på principper, siger Ken Honer, direktør for forskning og udvikling hos Tessera. Vi er nu fokuseret på at optimere det og tilpasse det til små formfaktorer. Dette inkluderer ikke kun notebooks, men også spilsystemer, projektorer og servere, siger han.

Tesseras udviklinger viser helt sikkert potentialet for EHD-køling, siger Suresh Garimella , der er professor i elektroteknik ved Purdue og direktør for universitetets Cooling Technologies Research Center . Deres resultater er et positivt skridt for denne teknologi.

Tesseras ioniske køler sidder tæt på en udluftning inde i den bærbare computer. Varmerør, som overfører varme ved hjælp af fordampning og kondensering af en væske, trækker varme væk fra computerens behandlingsenheder og mod det ioniske kølesystem. Inde i den ioniske køleanordning er der to elektroder: en, der ioniserer luftmolekyler såsom nitrogen, og en anden, der fungerer som modtager for disse molekyler. Når der påføres en spænding mellem de to elektroder, strømmer ionerne fra emitterelektroden til kollektoren. Mens de bevæger sig, skubber deres momentum neutrale luftmolekyler hen over et hot spot og køler det ned.

En af hovedudfordringerne ved at integrere et ionisk kølesystem i en bærbar computer var at designe en tilstrækkelig kompakt spændingsomformer, der var i stand til at konvertere laptopbatteriets 12 volt DC til de cirka 3.000 volt, der kræves for at betjene køleren. Ved hjælp af en strømforsyning fra en kold katode fluorescerende lampe, var ingeniører hos virksomheden i stand til at konstruere en forsyning, der kun er tre centimeter kvadratisk.

Tessera er ikke den eneste virksomhed, der ser på ionisk brise som et middel til at afkøle forbrugerelektronik. Forskere ved Garimellas eget laboratorium i Purdue har demonstreret en lignende teknologi, som er ved at blive udviklet kommercielt af en startup i Silicon Valley i en tidlig fase kaldet Ventiva.

Ingen af ​​teknologierne er dog helt klar til den næste generation af bærbare computere. En stor udfordring bliver at sikre elektrodernes pålidelighed. Bærbare computere er bygget til at fungere i mindst 30.000 timer, og i tidlige test af det ioniske kølesystem korroderede visse elektrodematerialer for hurtigt. Uden at give detaljer, på grund af afventende patenter, siger Honer, at ingeniører hos virksomheden har identificeret bedre materialer og fokuserer på at optimere deres levetid.

En anden hindring for teknologien er ophobning af støv. Honer siger, at hans ingeniører forsøger at sikre, at den ioniske køler er lige så ufølsom over for støv som en ventilator. Han tilføjer, at en måde at beskytte køleren mod potentielt skadelige partikler er at bruge et forfilter.

Ifølge Craig Mitchell, senior vicepræsident for Interconnect, Components and Materials divisionen i Tessera, planlægger virksomheden at være parat til at kommercialisere næste år. Mitchell kunne ikke sige, hvor meget den ioniske køler vil koste, men han sagde, at den ville være lige præcis, hvor den skal være.

Honer advarer dog om, at teknologien stadig er relativt ung. Det er stadig ret tidligt i sin adoptionskurve, siger han.

skjule