專利名稱：電子設(shè)備中的熱管理技術(shù)的制作方法
電子設(shè)備中的熱管理技術(shù)相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)要求2008年5月30日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/057，767的在先申 請(qǐng)日的權(quán)益。本專利申請(qǐng)中描述的某些主題與2008年10月13日提交的美國(guó)專利申請(qǐng) No. 12/250, 498中的資料有關(guān)。
背景技術(shù)：
消費(fèi)者對(duì)便攜式手持無(wú)線通信設(shè)備(例如蜂窩電話)的更多性能和功能的渴望通 常超過(guò)了電池技術(shù)和低功耗電子器件的發(fā)展速度。因此，迫使這些設(shè)備的制造商尋找應(yīng)對(duì) 縮短的電池壽命和高的溫度效應(yīng)(熱)的更好方法。各種功率管理處理已被開發(fā)，作為在 臺(tái)式和膝上型個(gè)人計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的軟件，以便在更好地管理計(jì)算機(jī)的功耗的同時(shí)為用戶提 供合理的性能水平。例如，所謂的低功率技術(shù)利用顯示屏調(diào)暗和處理器時(shí)鐘降頻來(lái)延長(zhǎng)電 池壽命。在其它情況中，對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)部的冷卻風(fēng)扇的速度進(jìn)行調(diào)制，以調(diào)整計(jì)算機(jī)的內(nèi)部溫 度，即，控制計(jì)算機(jī)中的熱狀況。近來(lái)，對(duì)便攜式膝上型或筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)中的某些集 成電路組件的功耗進(jìn)行控制或管理，以改善其中的熱特性。


在附圖的各幅圖中通過(guò)示例而非限制的方式圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖 中，相似的標(biāo)號(hào)指示類似的元件。應(yīng)當(dāng)注意，在本公開中，對(duì)本發(fā)明的“一”或“一個(gè)”實(shí)施 例的引用不一定是同一實(shí)施例，它們意思是至少一個(gè)實(shí)施例。圖1-圖2A是示出模擬出的熱行為的曲線圖；圖2B是在電子設(shè)備中執(zhí)行熱管理處理的組件的框圖。圖2C是執(zhí)行更復(fù)雜的熱管理處理的組件的框圖。圖3是可以在其中運(yùn)行根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熱管理處理的示例電子設(shè)備的立視 圖。圖4是圖3的設(shè)備內(nèi)部的組件的不同層的內(nèi)部視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的熱管理處理的流程圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的熱管理處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例致力于改進(jìn)在具有較狹窄的內(nèi)部空間的便攜式手持無(wú)線通信設(shè) 備中運(yùn)行的熱管理處理，以管理設(shè)備自身的熱行為而不會(huì)顯著影響用戶的體驗(yàn)。存在至少 兩個(gè)與這樣的處理相關(guān)的方面。首先，對(duì)設(shè)備的行為進(jìn)行管理以使得設(shè)備電池(或其它可 充電主電源)的溫度停留在給定的預(yù)定義范圍內(nèi)。例如參見2007年10月的Certification Requirements for Battery System Compliance to IEEE 1725,修訂版 1. 4 (CTIA 認(rèn)證項(xiàng) 目)。這是因?yàn)榧词乖谠O(shè)備的正常操作期間，例如當(dāng)利用被放置在停放在太陽(yáng)下的汽車內(nèi) 的設(shè)備來(lái)進(jìn)行蜂窩電話呼叫時(shí)，電池溫度也可能快速上升。在某種程度上，這可能是由于設(shè)備中的某些高耗電(power hungry)集成電路組件的操作引起的，例如驅(qū)動(dòng)設(shè)備的蜂窩網(wǎng)絡(luò) RF通信天線的RF功率放大器(PA)。例如，如果設(shè)備所登記到的基站判定來(lái)自設(shè)備的信號(hào) 由于任何原因減弱了，則RF PA通常對(duì)該基站的請(qǐng)求作出響應(yīng)以增大其RF輸出功率。由于 RF PA的電功耗，其與其余電子組件所消耗的常規(guī)電流一起可能顯著增加必須被耗散的熱， 從而由于電池較接近RF PA而使得電池快速升溫。設(shè)備中要監(jiān)視和管理的第二熱場(chǎng)景是設(shè)備的外殼溫度。其也應(yīng)當(dāng)被保持在預(yù)定義 范圍內(nèi)，例如，如保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室(UL)針對(duì)消費(fèi)級(jí)蜂窩電話手持機(jī)所指定的范圍。在常規(guī)操 作期間，例如，當(dāng)設(shè)備被握在用戶手中或者靠著用戶耳朵時(shí)，設(shè)備的外殼不應(yīng)當(dāng)變得如此熱 以致使用戶感到不舒適。外殼可能因設(shè)備內(nèi)所消耗的任何功率而被加熱，并且外殼上的最 熱點(diǎn)最有可能接近于功耗最集中的電路。在一個(gè)實(shí)施例中，這可能就是RF PA，如在上面的 示例中，或者，其可能是另一組件或一組組件，例如移動(dòng)電話或智能電話中的應(yīng)用處理器。給定移動(dòng)設(shè)備可能包括多于一個(gè)熱源，其單獨(dú)地或與其它熱源一起使得電池和外 殼兩者或任一者的溫度上升到所希望的最大溫度之上。此外，本文獻(xiàn)中描述的發(fā)明不限于 管理電池和外殼的溫度，而是還可應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備中的任何不希望的熱行為。在本說(shuō)明書中，對(duì)溫度值的所有引用都以攝氏度為單位。熱管理處理需要與設(shè)備中各個(gè)地方的溫度有關(guān)的精確信息。例如，多個(gè)溫度傳感 器可被內(nèi)置到設(shè)備中，然后在使用之前進(jìn)行校準(zhǔn)。這些溫度傳感器可以與其要監(jiān)視的對(duì)應(yīng) 組件接觸或者位于這些組件附近。溫度讀數(shù)是通過(guò)這些傳感器來(lái)“感測(cè)”的，例如，通過(guò)在 設(shè)備的常規(guī)操作期間使已知電流流經(jīng)熱敏電阻，測(cè)量其電壓并計(jì)算其電阻。相比而言，也存 在可用于測(cè)量溫度的間接機(jī)制。例如，在實(shí)驗(yàn)室中的設(shè)備設(shè)計(jì)和測(cè)試期間，可以在一時(shí)間段 期間感測(cè)組件(例如，微處理器)的功耗。然后可以將這種類型的功耗及相關(guān)聯(lián)的時(shí)間間 隔數(shù)據(jù)與在測(cè)試期間取得的組件的直接溫度量度相聯(lián)系。然后導(dǎo)出數(shù)學(xué)關(guān)系和/或查找表 關(guān)系，這種關(guān)系隨后被存儲(chǔ)在設(shè)備中供以后“在實(shí)戰(zhàn)中”使用，即，在終端用戶或消費(fèi)者對(duì)設(shè) 備進(jìn)行正常操作時(shí)使用。在實(shí)戰(zhàn)中，例如可以通過(guò)基于“有效”溫度讀數(shù)來(lái)執(zhí)行軟件來(lái)在設(shè) 備中自動(dòng)地作出熱管理決定，所述“有效”溫度讀數(shù)已作為所感測(cè)到的功耗量度的函數(shù)而被 利用所存儲(chǔ)的關(guān)系計(jì)算出或查找出。設(shè)備中存在多個(gè)熱生成組件，它們可以受到自動(dòng)控制以高效地改善設(shè)備的不同場(chǎng) 景(例如，電池和外殼)的熱行為。一個(gè)組件是蜂窩網(wǎng)絡(luò)RF收發(fā)器PA，其輸出RF功率可 被限制以否決(override)來(lái)自蜂窩基站的相反請(qǐng)求。另一組件是中央處理單元(CPU)，例 如，以降低性能為代價(jià)，其微處理器時(shí)鐘可被降低或者其供電電壓可被減小。又一組件是設(shè) 備主顯示屏的背光源，可以以降低顯示清晰度為代價(jià)將其調(diào)暗。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，可以針對(duì)設(shè)備的給定組件或區(qū)域定義“熱時(shí)間常數(shù)”或 熱衰減參數(shù)。該參數(shù)或函數(shù)可以描述(1)設(shè)備的給定組件或目標(biāo)區(qū)域的溫度與( 遠(yuǎn)程 (remote)位置的溫度之間隨著時(shí)間的關(guān)系。熱時(shí)間常數(shù)將如下事實(shí)考慮在內(nèi)盡管溫度 傳感器的輸出可能跳至較高值，表明該位置處的溫度快速上升，但遠(yuǎn)程的目標(biāo)位置的溫度 (其也可能受相同的增加的熱的影響)將更緩慢地上升(例如，沿著顯著不同的曲線)。這 在圖1的示例模擬溫度響應(yīng)曲線圖中示出。該曲線圖示出了響應(yīng)于熱量的突然增加，實(shí)際 電池溫度(度)隨著時(shí)間(秒)的模擬行為，熱量的這種突然增加實(shí)質(zhì)上使由處于電池遠(yuǎn) 程的傳感器所輸出的原始溫度數(shù)據(jù)產(chǎn)生階躍響應(yīng)。該曲線圖示出了利用適當(dāng)?shù)臒釙r(shí)間常數(shù)
6來(lái)處理原始溫度傳感器數(shù)據(jù)的結(jié)果，從而產(chǎn)生了在一定程度上像指數(shù)的曲線。該處理包括 低通濾波功能，其將實(shí)質(zhì)上瞬時(shí)的改變(從某一其它溫度到70度)轉(zhuǎn)換為慢得多的改變。圖1還圖示出了設(shè)備中的熱行為的另一方面，S卩，傳感器與目標(biāo)位置的“就緒狀 態(tài)”溫度可能不同。注意到經(jīng)處理的溫度傳感器曲線在形狀上與電池溫度曲線是多么的類 似，但是，在絕對(duì)值上不類似——傳感器處的70度僅表示電池處的50度(在大約十五秒之 后)。為了進(jìn)行這種調(diào)節(jié)，另一數(shù)學(xué)函數(shù)(從經(jīng)處理器的溫度傳感器數(shù)據(jù)和目標(biāo)位置的實(shí)際 溫度得出的)可被應(yīng)用于經(jīng)處理的數(shù)據(jù)。這種函數(shù)的示例可在下面將描述的等式1和2中 見到。圖1描繪了模擬出的階躍響應(yīng)，而圖2示出了模擬出的發(fā)生在設(shè)備中的隨機(jī)加熱。 注意原始溫度傳感器曲線的較尖銳邊緣是如何通過(guò)基于熱時(shí)間常數(shù)的處理而被平滑的。設(shè)備的不同組件可能具有不同值的熱時(shí)間常數(shù)或熱衰減參數(shù)，其是設(shè)備可以消散 組件所產(chǎn)生的熱的速度的函數(shù)。例如，CPU通常在其溫度達(dá)到上限閾值之前可能經(jīng)歷其峰 值功耗水平達(dá)較長(zhǎng)的時(shí)間段(例如，幾分鐘)。相比之下，蜂窩網(wǎng)絡(luò)RF收發(fā)器PA的峰值RF 輸出功率僅可以持續(xù)短得多的時(shí)間段(在達(dá)到上限熱閾值之前)。組件的熱時(shí)間常數(shù)也可 以包括下面的特性組件的若干個(gè)較頻繁發(fā)生的且較長(zhǎng)的低功耗時(shí)段可以產(chǎn)生與該組件經(jīng) 歷少數(shù)個(gè)較短的高功耗時(shí)段時(shí)將產(chǎn)生的溫度相同的升高溫度。下面是用于下面將描述的設(shè) 備100的一些示例時(shí)間常數(shù)參數(shù)。表0
遠(yuǎn)程溫度傳感器位置~~ 時(shí)間常數(shù)~~相關(guān)溫度(目標(biāo)位置)
RF功率放大器15秒電池?zé)狳c(diǎn)電池220秒背殼中心上面的表給出了兩個(gè)遠(yuǎn)程溫度傳感器的示例，一個(gè)傳感器位于RF PA附近并且另 一個(gè)位于電池處(盡管或許不一定要在電池的熱點(diǎn)處)。然而，設(shè)備中可以存在多于兩個(gè)傳 感器，例如，另外一個(gè)傳感器位于具有蜂窩基帶處理器的芯片上并且另外一個(gè)傳感器位于 與所有其它區(qū)域不同的區(qū)域中以便給出對(duì)設(shè)備內(nèi)部的環(huán)境(例如，用戶識(shí)別模塊(SIM)卡 電路附近)溫度的較好估計(jì)?，F(xiàn)在描述使用熱時(shí)間常數(shù)來(lái)計(jì)算或估計(jì)目標(biāo)位置(上面的表0中的“相關(guān)溫度”) 的真實(shí)溫度行為(給定時(shí)間間隔期間)的一般熱管理處理或系統(tǒng)。參考圖2B的框圖，對(duì)于 感興趣的溫度(例如，電池?zé)狳c(diǎn)或背殼中心的溫度)，利用關(guān)聯(lián)的熱時(shí)間常數(shù)來(lái)處理來(lái)自關(guān) 聯(lián)溫度傳感器201的輸出。溫度傳感器201可以是熱敏電阻，或者其可以是合適的替代物。 諸如單極無(wú)限沖擊響應(yīng)(IIR)濾波器之類的數(shù)字濾波器203具有由表0中給出的熱時(shí)間 常數(shù)表征的響應(yīng)。該數(shù)字濾波器將例如來(lái)自RF溫度傳感器的即刻的或原始的傳感器讀數(shù) 或值的時(shí)間序列變換為與諸如電池?zé)狳c(diǎn)之類的目標(biāo)位置有關(guān)的有效溫度或估計(jì)溫度(經(jīng) 處理的傳感器值)。注意，如果已經(jīng)正確確定了熱時(shí)間常數(shù)，則(數(shù)字濾波器203的輸出處 的)計(jì)算出的有效溫度或經(jīng)處理傳感器值的時(shí)間序列在輪廓上將具有與感興趣的真實(shí)溫
7度(即，位置B的那些溫度)類似的時(shí)間響應(yīng)特性，盡管它們可能在絕對(duì)值方面不同。這些 通過(guò)熱時(shí)間常數(shù)所定義的信號(hào)處理操作而計(jì)算出的有效溫度或經(jīng)處理傳感器值隨后將被 用來(lái)在任何后續(xù)的熱管理操作中監(jiān)視目標(biāo)位置的真實(shí)熱行為。例如，在圖2B中，取自經(jīng)處 理傳感器值的時(shí)間序列的樣本被應(yīng)用于先前計(jì)算出的查找表205，以找出相匹配的、所建議 的熱緩解動(dòng)作(如果存在的話)。下面的表1和表2是這樣的查找表的示例。查找表可以 被實(shí)現(xiàn)為存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，可以在數(shù)字濾波器203內(nèi)應(yīng)用更復(fù)雜的信號(hào)處理技 術(shù)，以計(jì)算出有效溫度或經(jīng)處理傳感器值，包括但不限于多極濾波器或有限沖擊響應(yīng)(FIR) 濾波器，以便改進(jìn)可用傳感器與目標(biāo)位置的真實(shí)溫度之間的相關(guān)性。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，更復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)可被應(yīng)用來(lái)預(yù)測(cè)目標(biāo)位置的真 實(shí)熱行為，參見圖2C。如該圖所示，多個(gè)傳感器201_1，201_2，...的數(shù)字濾波器輸出(利 用多個(gè)數(shù)字濾波器203_1，203_2，...)通過(guò)由溫度計(jì)算器204實(shí)現(xiàn)的數(shù)學(xué)“熱模型”被變換 為對(duì)目標(biāo)位置處的溫度的最終預(yù)測(cè)。構(gòu)建這種熱模型的技術(shù)包括但不限于主成分分析和多 元線性回歸。另外參見已被轉(zhuǎn)讓給與本申請(qǐng)相同的受讓人的、2008年10月13日提交的美 國(guó)專利申請(qǐng)No. 12/250, 498中的與圖2C所采取的特定方法(用于估計(jì)遠(yuǎn)程目標(biāo)位置的溫 度)有關(guān)的另外的細(xì)節(jié)。在詳細(xì)描述各種熱管理處理之前，現(xiàn)在描述無(wú)線通信設(shè)備中的可被視為可控?zé)嵩?的數(shù)個(gè)組件，可控?zé)嵩纯梢员豢刂埔詼p少它們的功耗(根據(jù)從查找表205獲得的建議熱緩 解動(dòng)作，參見圖2B)。首先，存在顯示屏背光源。發(fā)光二極管(LED)背光源具有下面的特性 其光輸出與其功耗的下降大致成正比例地下降。然而，人類視覺感知系統(tǒng)對(duì)光強(qiáng)度的響應(yīng) 近似為對(duì)數(shù)，就此而言，為了在感知到的亮度上獲得較小的提高，需要大幅增加光強(qiáng)度(例 如，使背光源功率加倍)。為了利用這些特性，在熱管理處理的一個(gè)實(shí)施例中，默認(rèn)背光源功 率例如被設(shè)置為其最大指定功率的約50%。此后，當(dāng)存在閾值熱事件時(shí)，背光源功率被減小 到產(chǎn)生人類感知到的亮度的一半亮度的量。這通過(guò)試驗(yàn)被確定為在諸如蜂窩電話之類的手 持設(shè)備應(yīng)用中使用的典型LED背光源的最大指定功率的約20%。已發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步降低背光源 功率不會(huì)帶來(lái)背光源所產(chǎn)生的熱的明顯減少，并且實(shí)際上可能使顯示屏變得極難看清。該 處理有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)背光源所產(chǎn)生的熱的顯著減少，而不會(huì)明顯影響用戶對(duì)設(shè)備的體驗(yàn)。設(shè)備100中可被控制以降低其功耗的另一組件或功能是蜂窩網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器的傳輸 速率。例如，該設(shè)備可能具有使其用戶能夠?yàn)g覽Web、檢查電子郵件并以較高速度下載視頻 的第三代(3G)蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信硬件和軟件。在該情況中，設(shè)備可以響應(yīng)于熱事件而減小其3G 高速下行鏈路分組接入(HSDPA)傳輸速率或者限制其RF輸出功率?，F(xiàn)在參考圖5的流程圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熱管理處理。該處理可被用 來(lái)控制圖3和圖4所示的示例多功能便攜式通信設(shè)備100中的溫度。圖3是設(shè)備的外觀圖， 而圖4通過(guò)揭示組成設(shè)備的若干層而示出了感興趣的少數(shù)組件。該設(shè)備100可以是蘋果公 司的iPhone 設(shè)備。簡(jiǎn)言之，設(shè)備100在其外殼或殼體102內(nèi)具有一起操作來(lái)向其用戶提 供蜂窩電話、網(wǎng)頁(yè)瀏覽和數(shù)字媒體回放功能的如下組件CPU 404、具有內(nèi)置背光源的觸敏 顯示屏108、蜂窩基帶處理器408、蜂窩網(wǎng)絡(luò)RF收發(fā)器PA 409、410、麥克風(fēng)114、接收器(耳 用揚(yáng)聲器)112、揚(yáng)聲器122以及電池404。注意，顯示屏108不必是觸敏式的；而是，可以通 過(guò)獨(dú)立的、內(nèi)置的、物理的鍵盤或鍵區(qū)(未示出)來(lái)進(jìn)行用戶輸入。另外的溫度傳感器可以被包括在設(shè)備100中，例如，與用戶識(shí)別模塊(SIM)卡(未示出)相關(guān)聯(lián)的或者位于具有基 帶處理器408的芯片上的溫度傳感器。電池404位于設(shè)備100的后面、并在作為外殼102的一部分的背殼或背板104的 前面，而顯示屏108在其前面。電池404面對(duì)著安裝有CPU404、基帶處理器408和PA 410 的印制配線板(pwb)419的背面。分隔件平板415可以被包括在電池404與板419之間，以 用于更好的結(jié)構(gòu)完整性和/或熱絕緣。在此示例中，PA 409、410被焊接在板419的正面。 還有數(shù)個(gè)溫度傳感器，包括位于母板或基板邊緣附近的板溫度傳感器414、位于比板溫度 傳感器414更接近PA 409、410的位置處的RF溫度傳感器416，以及位于比這兩個(gè)其它傳感 器中的任一個(gè)更接近電池404的位置處的電池溫度傳感器418。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器417中的熱 管理程序可以由CPU或設(shè)備內(nèi)的另一處理器運(yùn)行，以執(zhí)行圖5中記載的操作中的一些。現(xiàn)在參考圖5，從實(shí)驗(yàn)室設(shè)置開始，相對(duì)于同時(shí)取得的由內(nèi)置于設(shè)備中但可能處于 目標(biāo)位置“遠(yuǎn)程”的一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器給出的讀數(shù)，來(lái)對(duì)設(shè)備中感興趣的目標(biāo)位置采取 統(tǒng)計(jì)技術(shù)和直接的儀器式溫度測(cè)量(塊504)。通過(guò)從外部源加熱設(shè)備100和/或允許設(shè) 備100借助于其自己的操作升溫，來(lái)覆蓋感興趣的溫度范圍，例如40-70度。另外，定義取 得溫度的合適時(shí)間間隔(例如，若干秒)。相同設(shè)備100的多個(gè)樣品可被連接到儀器電路以 采取這樣的測(cè)量，得到的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)被記錄用于統(tǒng)計(jì)分析。然后可以從所記錄的實(shí)驗(yàn)室數(shù) 據(jù)導(dǎo)出數(shù)學(xué)關(guān)系，該數(shù)學(xué)關(guān)系將指示熱點(diǎn)溫度的一個(gè)變量關(guān)聯(lián)到另一變量，即由一個(gè)或多 個(gè)溫度傳感器感測(cè)到的溫度(塊508)。該關(guān)系可以具有兩個(gè)方面。首先，存在由上面結(jié)合 圖1和圖2A介紹的熱時(shí)間常數(shù)所起的作用，以獲得“經(jīng)處理”的曲線。該方面被反映在操 作509中，在操作509中，構(gòu)成數(shù)字濾波器的時(shí)間響應(yīng)的形狀的數(shù)字濾波器系數(shù)被生成，以 使得當(dāng)濾波器輸入是來(lái)自一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程傳感器的溫度讀數(shù)序列時(shí)，濾波器的輸出與目標(biāo) 位置溫度相對(duì)于時(shí)間的行為的包絡(luò)(envelop)相匹配。計(jì)算出的濾波器系數(shù)然后被存儲(chǔ)或 編碼在已制造出的設(shè)備100的樣品中。其次，用于對(duì)經(jīng)處理曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)以獲得對(duì)目標(biāo)位 置的真實(shí)溫度的估計(jì)的進(jìn)一步關(guān)系被確定。例如，考慮對(duì)電池?zé)狳c(diǎn)的溫度進(jìn)行控制的熱管理處理。已發(fā)現(xiàn)，電池404的熱點(diǎn)可 能是電池中最接近PA 409,410的部分。對(duì)這樣的電池?zé)狳c(diǎn)的基于儀器的測(cè)量發(fā)現(xiàn)只要其 接近或在其最大溫度范圍(例如由電池制造商所指定的)內(nèi)，這通常都是由于位于附近的 PA 409、410產(chǎn)生的熱引起的。因此，電池?zé)狳c(diǎn)溫度的較好的指示器(在沒有正好位于電池 熱點(diǎn)處的溫度傳感器的情況下)實(shí)際上可能是RF溫度傳感器416，其可以是與功率放大器 (即PA 409,410)最接近并與之相關(guān)聯(lián)的傳感器。電池溫度的更好的指示器是RF溫度傳感 器416的輸出的經(jīng)處理版本，即，對(duì)于由RF溫度傳感器416所得的結(jié)果進(jìn)行了數(shù)字信號(hào)處 理的溫度量度序列，該數(shù)字信號(hào)處理被設(shè)計(jì)來(lái)跟蹤電池溫度的實(shí)際上升和下降。這樣的數(shù) 字濾波器可以在操作509中定義。為了獲得對(duì)目標(biāo)位置溫度的較精確估計(jì)，可能需要進(jìn)一步的數(shù)學(xué)關(guān)系(例如，為 了將圖1-圖2A的“經(jīng)處理”曲線轉(zhuǎn)換為對(duì)真實(shí)目標(biāo)位置溫度的估計(jì))。在一種情況中，可 以如下形式導(dǎo)出兩個(gè)溫度之間的線性關(guān)系電池?zé)狳c(diǎn)=K1+K2*經(jīng)處理_RF_溫度_傳感器(等式1)其中，Kl和K2是被選擇來(lái)將曲線(這里為直線)最好地?cái)M合到表示實(shí)際電池?zé)?點(diǎn)溫度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的常數(shù)。因此，發(fā)現(xiàn)了以這種方式調(diào)節(jié)經(jīng)處理RF溫度傳感器輸出是在設(shè)備的實(shí)戰(zhàn)使用期間對(duì)實(shí)際電池?zé)狳c(diǎn)溫度的合理的可靠的預(yù)測(cè)器或估計(jì)器。這意味著電池溫 度傳感器(如果使用一個(gè)傳感器的話)不一定要位于熱點(diǎn)處。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一旦以這種方式確定了電池?zé)狳c(diǎn)與經(jīng)處理RF溫度傳 感器之間的溫度關(guān)系(等式1)，則可以將其反映在存儲(chǔ)在設(shè)備100的存儲(chǔ)器417中的預(yù)定 義查找表中(塊51幻。該表將感興趣電池?zé)狳c(diǎn)溫度的列表(例如，在位于或接近電池制造 商所指定的最大溫度的區(qū)帶內(nèi)的那些電池?zé)狳c(diǎn)溫度)關(guān)聯(lián)或映射到經(jīng)處理RF溫度傳感器 閾值(根據(jù)該預(yù)定義關(guān)系)。另外，對(duì)于每個(gè)閾值(也稱為熱事件或溫度限制)，該表列出了 響應(yīng)于達(dá)到閾值而要發(fā)出的對(duì)應(yīng)的功耗改變命令或功能限制，以緩解熱狀況。對(duì)于給定閾 值，具體動(dòng)作列中的相應(yīng)空白條目是指“不改變”命令，g卩，不需要改變?cè)O(shè)備中組件的功耗。 例如參見下面的表1。注意，表中的每個(gè)閾值實(shí)際上可能表示定義了熱事件的對(duì)應(yīng)的溫度值 區(qū)或范圍。這里的相關(guān)列是“經(jīng)處理RF PA傳感器閾值”列，其反映了諸如電池?zé)狳c(diǎn)之類的 目標(biāo)位置相對(duì)于位于RF功率放大器處的溫度傳感器的熱時(shí)間常數(shù)。表 權(quán)利要求
1.一種用于電子設(shè)備的熱管理的方法，包括通過(guò)如下的步驟(a)和(b)來(lái)監(jiān)視所述設(shè)備中目標(biāo)位置處的溫度，所述位置處沒有溫 度傳感器，(a)對(duì)來(lái)自位于所述設(shè)備中的遠(yuǎn)程位置處的溫度傳感器的溫度讀數(shù)序列進(jìn)行濾波，以及(b)利用經(jīng)濾波的溫度讀數(shù)中的一個(gè)溫度讀數(shù)來(lái)訪問列出了溫度閾值和對(duì)應(yīng)的功耗命 令的查找表，從而標(biāo)識(shí)出與所述設(shè)備的組件相關(guān)聯(lián)的功耗命令，其中，所述對(duì)應(yīng)的功耗命令包括多個(gè)不改變命令和至少一個(gè)改變命令，所述至少一個(gè) 改變命令限制或減小所述設(shè)備中的組件的功耗，其中，所述查找表將所述溫度傳感器處的 溫度與所述設(shè)備中的所述目標(biāo)位置處的溫度相關(guān)聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括重復(fù)步驟(b)，以利用所述經(jīng)濾波的溫度讀數(shù)中的另一個(gè)溫度讀數(shù)來(lái)訪問所述查找表， 直到所述至少一個(gè)改變命令被標(biāo)識(shí)出為止；并且應(yīng)用所標(biāo)識(shí)出的改變命令以限制或減小所述設(shè)備的組件的功耗。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述查找表中的溫度閾值的列表涉及所述設(shè)備的 所述目標(biāo)位置處的溫度，并且其中，利用經(jīng)濾波的溫度讀數(shù)來(lái)訪問查找表的步驟包括利用預(yù)定義的數(shù)學(xué)關(guān)系將所 述經(jīng)濾波的溫度讀數(shù)轉(zhuǎn)換為涉及所述目標(biāo)位置處的溫度的值。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述查找表中的溫度閾值的列表涉及經(jīng)濾波的溫 度讀數(shù)，其中，利用所述經(jīng)濾波的溫度讀數(shù)的步驟包括利用所述經(jīng)濾波的溫度讀數(shù)直接索弓I所述查找表。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，將所標(biāo)識(shí)出的改變命令應(yīng)用于設(shè)備的組件的步驟 包括將設(shè)備中的蜂窩網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器的RF傳輸功率限制到由所標(biāo)識(shí)出的改變命令指示的水平。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，將所標(biāo)識(shí)出的改變命令應(yīng)用于設(shè)備的組件的步驟 包括將設(shè)備中的顯示屏背光源的光輸出減小到由所標(biāo)識(shí)出的改變命令指示的水平。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所標(biāo)識(shí)出的改變命令應(yīng)用于設(shè)備的組件的步驟 包括將設(shè)備中的數(shù)據(jù)處理單元的時(shí)鐘頻率或供電電壓減小到由所標(biāo)識(shí)出的改變命令指示 的水平。
8.一種用于電子設(shè)備的熱管理的方法，包括讀取第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器在所述設(shè)備中的位置接近所述設(shè)備的第一 組件并且遠(yuǎn)離所述設(shè)備的第二組件；讀取第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器在所述設(shè)備中的位置接近所述第二組件并 且遠(yuǎn)離所述第一組件；以及根據(jù)對(duì)所述第二溫度傳感器的讀取，來(lái)改變對(duì)所述第一組件的功率輸出的限制。
9.一種用于電子設(shè)備的熱管理的方法，包括讀取第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器在所述設(shè)備中的位置離所述設(shè)備的第一組 件比所述設(shè)備的第二組件和第三組件更近；讀取第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器在所述設(shè)備中的位置離所述第二組件比所 述第一組件和所述第三組件更近；以及將來(lái)自所述第一溫度傳感器的讀數(shù)與來(lái)自所述第二溫度傳感器的讀數(shù)相關(guān)聯(lián)以推斷 出從所述第一組件、第二組件和第三組件中選擇的一個(gè)組件的溫度，并且以此為基礎(chǔ)改變 所選組件的功耗限制。
10.一種電子設(shè)備，包括溫度傳感器；以及熱管理器，該熱管理器具有數(shù)字濾波器，該數(shù)字濾波器的輸入端接收來(lái)自所述傳感器 的原始溫度值并且其輸出端根據(jù)濾波器函數(shù)來(lái)提供經(jīng)處理溫度值，所述濾波器函數(shù)將所述 傳感器處的溫度與所述設(shè)備中另一位置處的溫度相關(guān)聯(lián)，所述熱管理器具有查找表，所述查找表進(jìn)一步將所述傳感器處的溫度與所述另一位置 處的溫度相關(guān)聯(lián)，所述查找表具有表示所述傳感器處或所述另一位置處的溫度范圍的溫度 值列表，以及分別與所述列表的溫度值相關(guān)聯(lián)的多個(gè)功耗改變命令，所述熱管理器多次訪問所述查找表，每次使用經(jīng)處理溫度值中的不同的一個(gè)溫度值來(lái) 標(biāo)識(shí)多個(gè)功耗改變命令并且評(píng)估所標(biāo)識(shí)的多個(gè)功耗改變命令，以確定應(yīng)當(dāng)命令對(duì)所述設(shè) 備中的組件的功耗作出何種改變，如果需要任何改變的話。
11.如權(quán)利要求10所述的電子設(shè)備，還包括無(wú)線通信收發(fā)器RF功率放大器，其中，所標(biāo)識(shí)的功耗改變命令之一是對(duì)所述功率放大 器的RF輸出功率限制。
12.如權(quán)利要求10所述的電子設(shè)備，還包括具有背光源的顯示屏，其中，所標(biāo)識(shí)的功耗改變命令之一是對(duì)所述背光源的亮度限制。
13.如權(quán)利要求10所述的電子設(shè)備，還包括中央處理單元(CPU)，其中，所標(biāo)識(shí)的功耗改變命令之一是對(duì)所述CPU的處理器時(shí)鐘限 制或供電電壓限制。
14.如權(quán)利要求10所述的電子設(shè)備，其中，所述熱管理器包括存儲(chǔ)器，在所述存儲(chǔ)器中 存儲(chǔ)了已被關(guān)聯(lián)到所述另一位置的溫度的、來(lái)自所述傳感器的溫度讀數(shù)的歷史，所述熱管理器參考所存儲(chǔ)的歷史，并且以此為基礎(chǔ)來(lái)更改所述設(shè)備中的組件的功耗被 命令作出的改變的強(qiáng)度。
15.一種電子設(shè)備，包括溫度傳感器，該溫度傳感器被布置在設(shè)備的第一位置處，該位置處于所述設(shè)備的第二 位置的遠(yuǎn)程；以及熱管理器，該熱管理器處理來(lái)自所述溫度傳感器的溫度讀數(shù)序列，以獲得經(jīng)處理的溫 度讀數(shù)序列，所述熱管理器具有查找表，所述查找表列出了分別與多個(gè)功耗命令相關(guān)聯(lián)的多個(gè)溫度 閾值，其中，這些功耗命令包括多個(gè)不改變命令和至少一個(gè)改變命令，所述至少一個(gè)改變命 令限制或減小所述設(shè)備中的組件的功耗，所述熱管理器選擇多個(gè)經(jīng)處理的溫度讀數(shù)并且利用每個(gè)所選擇的經(jīng)處理讀數(shù)來(lái)訪問所述查找表從而標(biāo)識(shí)出功耗命令，并且評(píng)估所標(biāo)識(shí)的功耗命令以確定應(yīng)當(dāng)命令作出何種改 變來(lái)緩解所述設(shè)備中的熱事件，如果需要任何改變的話。
16.如權(quán)利要求15所述的電子設(shè)備，其中，所述第二位置是這樣的位置響應(yīng)于所述第 一位置處的輸入熱源，所述第二位置的溫度行為與所述第一位置的溫度行為顯著不同。
17.如權(quán)利要求15所述的電子設(shè)備，其中，所述熱管理器實(shí)現(xiàn)滯后作用，使得當(dāng)所述設(shè) 備冷卻時(shí)，從所述查找表標(biāo)識(shí)出的使設(shè)備中的組件的功耗增大的功耗命令不立即被恢復(fù)， 而是被延遲到設(shè)備進(jìn)一步冷卻為止。
18.如權(quán)利要求15所述的電子設(shè)備，其中，所述查找表中的功耗命令包括至少一個(gè)這 樣的功耗命令該命令通過(guò)在設(shè)備的顯示屏上示出圖形來(lái)向設(shè)備的用戶警示設(shè)備中的溫 度。
19.如權(quán)利要求15所述的電子設(shè)備，其中，所述查找表中列出的多個(gè)溫度閾值在50-65 攝氏度的范圍內(nèi)。
20.一種電子設(shè)備，包括溫度傳感器，該溫度傳感器被布置在設(shè)備中的第一位置處，所述第一位置處于所述設(shè) 備中的第二位置的遠(yuǎn)程；以及熱管理器，該熱管理器處理來(lái)自所述溫度傳感器的溫度讀數(shù)序列，以獲得與所述第二 位置相關(guān)聯(lián)的經(jīng)處理的溫度讀數(shù)序列，所述熱管理器(a)選擇多個(gè)經(jīng)處理的溫度讀數(shù)并且將每個(gè)所選擇的經(jīng)處理讀數(shù)轉(zhuǎn)換 為對(duì)所述第二位置處的溫度的估計(jì)，(b)將所述估計(jì)與對(duì)于所述第二位置所希望的溫度相 比較以確定誤差，以及(c)評(píng)估所確定的誤差以判斷是否需要應(yīng)用預(yù)定義的功耗動(dòng)作，所 述功耗動(dòng)作會(huì)使所述誤差減小。
21.如權(quán)利要求20所述的電子設(shè)備，其中，所希望的溫度的范圍達(dá)2攝氏度。
全文摘要
本申請(qǐng)涉及電子設(shè)備中的熱管理技術(shù)。一種熱管理器具有數(shù)字濾波器，該數(shù)字濾波器的輸入端接收來(lái)自傳感器的原始溫度值并且其輸出端根據(jù)濾波器函數(shù)來(lái)提供經(jīng)處理或經(jīng)濾波的溫度值，該濾波器函數(shù)將傳感器處的溫度與設(shè)備中另一位置處的溫度相關(guān)聯(lián)。該熱管理器具有進(jìn)一步將傳感器處的溫度與該另一位置處的溫度相關(guān)聯(lián)的查找表。該查找表包含經(jīng)處理溫度傳感器值的列表和/或表示該另一位置處的溫度的溫度列表，以及它們各自的功耗改變命令。該熱管理器利用所選擇的經(jīng)濾波溫度值來(lái)訪問查找表，以標(biāo)識(shí)出它們各自的功耗改變命令。后者隨后被評(píng)估并且可以被應(yīng)用來(lái)緩解該另一位置處的熱。還描述了其它實(shí)施例并要求進(jìn)行保護(hù)。
文檔編號(hào)G06F1/20GK102099761SQ200980128454
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者丹尼爾·艾瑞爾·韋斯特, 唐納德·J·諾沃提尼, 埃里克·艾伯塔, 基思·考克斯, 大衛(wèi)·鮑爾斯, 安德魯·布拉德利·賈斯特, 邁克爾·F·庫(kù)伯特, 馬修·G·沃森 申請(qǐng)人:蘋果公司