Устройство для охлаждения электронных плат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для обеспечения требуемых тепловых режимов радиоэлектронной аппаратуры, в частности электронных плат. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности охлаждения электронных плат за счет устранения теплопереходов, создающих дополнительное тепловое сопротивление между электронной платой и спаями каскадной термоэлектрической батареи. Каскадная термоэлектрическая батарея выполнена из термоэлементов с ветвями различной высоты, ветви наибольшей высоты приведены теплопоглощающими спаями в тепловой контакт с электронной платой с тепловыделяющими элементами, на теплопоглощающих спаях термоэлементов с ветвями меньшей высоты помещаются дополнительные термоэлектрические батареи. Устройство выполнено таким образом, что теплопоглощающие спаи термоэлементов базового каскада с наибольшей высотой ветвей находится на одном уровне с теплопоглощающими спаями оконечных каскадов дополнительных термоэлектрических батарей. 1 ил.

Изобретение относится к электронике и может быть использовано для обеспечения требуемых тепловых режимов элементов радиоэлектронной аппаратуры, в частности электронных плат.

Прототипом устройства является прибор, описанный в [1], содержащий термоэлектрическую батарею, теплообменник. В нем термоэлектрическая батарея имеет каскадное исполнение, в котором нижний базовый каскад обеспечивает заданный температурный режим областей электронной платы с тепловыделяющими элементами, имеющими наименьшую мощность рассеяния, а верхние дополнительные каскады, расположенные под тепловыделяющими элементами электронной платы с большими мощностями рассеяния, обеспечивают дополнительный теплосъем, величина которого определяется в соответствии с уровнем мощности рассеяния конкретного тепловыделяющего элемента. Тепловой контакт теплопоглощающих спаев каскадной термоэлектрической батареи с областями электронной платы осуществляют теплопереходы, выполненные из высокотеплопроводного материала.

Недостатком прибора является наличие теплопереходов, создающих дополнительное тепловое сопротивление между объектом охлаждения (областями электронной платы) и термоэлектрической батареей. Это обстоятельство снижает эффективность охлаждения, требует дополнительных затрат электроэнергии и термоэлектрического вещества для компенсации потерь при преодолении теплового сопротивления теплопереходов.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка.

Для достижения поставленной цели предлагается конструкция устройства, показанная на чертеже.

Устройство содержит каскадную термоэлектрическую батарею, состоящую из базовой термоэлектрической батареи 1, составляющей нижний базовый каскад, и дополнительных термоэлектрических батарей 2, образующих верхние каскады. Базовая термоэлектрическая батарея выполнена из термоэлементов с ветвями различной высоты. Термоэлементы с ветвями наибольшей высоты приведены теплопоглощающими спаями в тепловой контакт с электронной платой 3 с тепловыделяющими элементами 4, на теплопоглощающих спаях термоэлементов с ветвями меньшей высоты помещаются дополнительные термоэлектрические батареи 2. Каскадная термоэлектрическая батарея выполнена таким образом, что теплопоглощающие спаи термоэлементов базового каскада 1 с наибольшей высотой ветвей находятся на одном уровне с теплопоглощающими спаями оконечных каскадов дополнительных термоэлектрических батарей 2. Отвод тепла от тепловыделяющих спаев каскадной термоэлектрической батареи производится теплообменником 5, а ее питание электрической энергией - источником постоянного электрического тока 6.

Принцип работы устройства состоит в организации неравномерного отвода тепла от элементов электронной платы, при котором охлаждение тепловыделяющих элементов проводится с неодинаковой интенсивностью в зависимости от уровня выделяемой ими теплоты. Система теплоотвода организуется таким образом, чтобы съем тепла с наиболее тепловыделяющих элементов электронной платы осуществлялся наиболее "холодными" каскадами термоэлектрической батареи, съем тепла с менее тепловыделяющих элементов - менее "холодными" каскадами и т.д. При таком подходе наиболее тепловыделяющие элементы электронной платы помещаются на каскадах термоэлектрической батареи с более высоким уровнем охлаждения, элементы с меньшими тепловыделениями располагаются на каскадах с более низким уровнем охлаждения.

Устройство работает следующим образом.

Базовая термоэлектрическая батарея 1, предназначенная для обеспечения заданного температурного режима областей электронной платы 3 с тепловыделяющими элементами 4, имеющими наименьшую мощность рассеяния, задает определенный начальный уровень охлаждения электронной платы. Дополнительные термоэлектрические батареи 2, образующие верхние каскады, расположенные под тепловыделяющими элементами 4 электронной платы 3 с большими мощностями рассеяния, организуют дополнительный теплосъем, величина которого определяется в соответствии с уровнем мощности рассеяния конкретного тепловыделяющего элемента 4. Отвод тепла от тепловыделяющих спаев каскадной термоэлектрической батареи производится теплообменником 5, который в зависимости от уровня отводимой мощности может быть воздушным или жидкостным. Питание каскадов термоэлектрической батареи осуществляется источником постоянного электрического тока 6 параллельно либо последовательно.

Конструкция охлаждающего устройства позволит повысить эффективность охлаждения электронных плат за счет устранения теплопереходов, создающих дополнительное тепловое сопротивление между электронной платой и спаями каскадной термоэлектрической батареи.

Литература 1. Пат. 2174292, Н 05 К 7/20, G 05 D 23/30. Устройство для отвода тепла и термостабилизации электронных плат / Т.А. Исмаилов, О.В. Евдулов, Г.И. Аминов, Ш.А. Юсуфов (РФ) - 2000123233; Заявл. 07.09.2000; Опубл. 27.09.2001, Бюл. 27. - 4 с.

Формула изобретения

Устройство для охлаждения электронных плат, содержащее каскадную термоэлектрическую батарею, организующую неравномерное охлаждение и состоящую из нижнего базового каскада и верхних дополнительных каскадов, теплообменник, отличающееся тем, что базовая термоэлектрическая батарея выполнена из термоэлементов с ветвями различной высоты, в ней термоэлементы с ветвями наибольшей высоты приведены теплопоглощающими спаями в тепловой контакт с электронной платой с тепловыделяющими элементами, а на теплопоглощающих спаях термоэлементов с ветвями меньшей высоты помещены дополнительные термоэлектрические батареи, причем теплопоглощающие спаи термоэлементов базового каскада с наибольшей высотой ветвей находятся на одном уровне с теплопоглощающими спаями оконечных каскадов дополнительных термоэлектрических батарей, отвод тепла от тепловыделяющих спаев каскадной термоэлектрической батареей производится теплообменником, а ее питание электрической энергией - источником постоянного электрического тока.

РИСУНКИ

Рисунок 1