利用笔记本电脑废热供能的笔记本散热器具体方案

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一、项目概述
        1.1 引言
        现如今，能源危机日趋严重。人们的环境保护意识在不断提高，在发展新能源的同时，努力提高能源利用率也是一个方向。当前，半导体温差发电技术以其各种优点越来越引起人们的关注。该技术已经被应用于工业余热、废热的回收利用、航天辅助电力系统等。
         
        笔记本电脑在工作过程中，其ＣＰＵ及其他部件的高速运转会产生大量的热量，而且，随着目前笔记本电脑硬件配置的逐渐升级，在提升性能的同时，笔记本电脑的整体发热量也在不断上升。为了解决这个问题，人们设计了散热底座。然而，市面上所看到的笔记本电脑散热器大多是通过USB接口连接到笔记本电脑供电，或者利用电池供电。但是，却还没有人设计出利用电脑废热为其进行供电。
         
        本方案拟利用基于AVR32 AT32UC3A单片机控制器的评估套件和开发系统EVK1100，开发利用电脑废热供电的笔记本电脑散热器。
         
        二、需求分析
        2.1 功能要求
        1、应用半导体温差发电技术，利用电脑废热，为散热器提供正常运转所需能量。
         
        2、该散热器散热效果优越，噪声小，振动小，运行更加稳定。
         
        3、该散热器外形设计具备创新性。

         

        2.2 性能要求
        1、供电电压稳定，废热利用率高。
         
        2、利用闭环控制能很好的进行自我智能调节，抗干扰能力强。
         
        3、该散热器噪声小，振动小，运行稳定，美观。
         
         
        三、方案设计
        3.1 系统功能实现原理

                         

         

        该系统通过温差电压片TEG162的高温面和电脑发热源接触，通过散热器带动TEG162低温面处的空气流动控制低温面温度，从而控制温差在预设的范围内。我们利用笔记本电脑废热转化为电能，再通过稳压电路将电能存储到锂电池中。存储的能量为整个电路提供能量来源，省去了单独为电路提供能量的部分。这样，一方面可以维持笔记本电脑的温度不会太高，另一方面又实现了笔记本电脑的废热回收利用。
         
        贝塞尔效应：1821年，德国科学家赛贝尔发现在两种不同金属的连线，若将连线的一结点置于高温状态T2（热端），而另一端处于开路且处于低温状态T1冷端，则在冷端存在开路电压ΔV，此种现象被称为赛贝尔效应，Seebeck电压ΔV与热冷两端的温度差ΔT成正比，即 ΔV=kΔT=k(T2- T1) ，其中k是塞贝克参数，由材料本身的电子能带结构决定的。
         
        由ΔV=kΔT=k(T2- T1)，正常情况下笔记本电脑CUP温度在50～60度范围内时,环境温度根据季节不同，平均在0～10度左右，由ΔV=kΔT=k(T2- T1)，一年范围的平均温差电压为4～5Ｖ，电流为６００ｍＡ，平均功率Ｐ＝Ｕ×Ｉ，约为2.4—3W。如果经过5年，一台电脑回收的能量约是131.4度，那么世界有多少台笔记本电脑呢?所以这是很大的一部分能量。说明该方案可行性高。
         
         
        TEG162基本资料：
         
        电器参数：温差120℃时，开路电压17V，短路电流1A，负载电压12V，负载电流600MA。
         
        尺寸： 62×62×3.8
         
        使用年限：5年左右
         
        3.2 硬件平台选用及资源配置
        AVR32 AT32UC3A单片机控制器的评估套件和开发系统EVK1100上的温度模块实时监测笔记本电脑温度，将温度信号传给AT32UC3A处理，实现笔记本电脑温度只在安全范围内变动。
         
        3.3 系统软件架构和软件流程

                            

         

        AT32UC3A开发板上的温度模块实时采集笔记本电脑的温度，通过和预设温度比较来控制散热器风扇的转速，从而实现笔记本电脑温度在正常范围内变化。
         
         
        3.4 系统预计实现结果
        1、实现笔记本电脑废热能量的回收存储。
         
        2、实现在不增加外部电源的情况下，存储的能量能使笔记本电脑散热器正常工作，并且还能保证笔记本电脑不会太高而导致硬件的损坏。