Способ охлаждения силовых полупроводниковых приборов

Изобретение относится к системам воздушного охлаждения электронных устройств, в частности к способу охлаждения силовых полупроводниковых приборов. Технический результат - повышение эффективности охлаждения силовых полупроводниковых приборов электронного устройства, уменьшение габаритов воздуховода, а также снижение температуры охлаждающего воздуха на входе во второй по направлению движения воздушного потока охладитель, что приводит к рациональному использованию ресурса нагнетающего вентилятора. Достигается тем, что при охлаждении силовых полупроводниковых приборов, установленных на поверхности охладителей, помещенных в воздуховоде электронного устройства, указанные охладители разносят по длине воздуховода, образуя между ними зону смешения воздушных потоков. При этом над по меньшей мере одним охладителем устраивают обводной воздушный канал, посредством которого обеспечивают подачу холодного воздуха в зону смешения и снижают температуру охлаждающего воздуха на входе в следующий, по направлению движения воздушного потока, охладитель. 1 ил.

 

Способ охлаждения силовых полупроводниковых приборов

Изобретение относится к системам воздушного охлаждения электронных устройств, в частности к способу охлаждения силовых полупроводниковых приборов.

Воздушное охлаждение является одним из основных способов обеспечения теплового режима работы электронных устройств. Это объясняется простотой конструкций, надежностью и удобством эксплуатации.

В большинстве случаев силовые полупроводниковые приборы, устанавливаются на охладитель, помещенный в приделах воздуховода системы охлаждения, обдуваемый направленным потоком воздуха. В зависимости от способа подачи воздуха на блоки охладителя различают два типа конструкции:

- с последовательным продувом блоков охладителя, при котором, общий поток воздуха проходит последовательно ряд блоков, при этом холодный воздух, поступая из первого блока в каждый последующий, все более нагревается;

- с параллельным продувом блоков охладителя, при котором воздух из общего канала параллельно распределяется между блоками, в каждый блок поступает холодный воздух, при этом количество воздуха, продуваемого через блок, меньше, чем поступает в воздуховод и поток воздуха неравномерно распределяется между блоками охладителя.

Известны следующие технические решения.

Из заявки на изобретение DE 102012020229 A1 от 17.04.2014 МПК Н05К 7/20, патентообладателем которого является ABB AG [DE], известен способ охлаждения электронных компонентов распределительного устройства, согласно которому, блоки охладителя расположены вертикально в свободной области между двумя выдвижными элементами. Часть воздуховода выполнена с возможностью пропускания охлаждающего воздуха через воздухозаборное отверстие в нижней части корпуса. Нагретый отработанный воздух передается в другую часть воздуховода и выводится через выхлопное отверстие в верхней части корпуса. Охлаждающий воздух пропускают через охладители и отводят без смешивания воздушных потоков подогретого и холодного воздуха.

К недостаткам описанного способа можно отнести высокое сопротивление потоку воздуха из-за его преломления практически под прямым углом, что требует установки более мощного нагнетающего вентилятора.

Также из патента на полезную модель RU 158897 от 20.01.2016 МПК Н05К 7/20, патентообладателем которого является ООО НПП «Экра», известен способ охлаждения силовых полупроводниковых приборов, согласно которому, указанные приборы, устанавливают на поверхности охладителя, помещенного в воздуховоде электронного устройства, при этом охлаждающий контур содержит направляющие воздуховоды, которые формируют подачу нагнетаемого воздуха непосредственно на блоки охладителя силовых полупроводниковых приборов. Подача охлаждающего воздуха в контуре охлаждения производиться отдельно на каждый вертикальный ряд блоков по общему направляющему воздуховоду, снабженному выходными отверстиями напротив каждого охладителя.

К недостаткам описанного способа можно отнести то, что количество воздуха, продуваемого через блоки охладителей, меньше, чем поступает в воздуховод, при этом поток охлаждающего воздуха получает значительное сопротивление в результате резкого изменения направления и как результат неравномерно распределяется между блоками охладителей, что может привести к нерациональному использованию ресурса нагнетающего вентилятора.

Принимаем данное техническое решение за ближайший аналог.

Задачей, на решение которой, направлен заявляемый способ, является реализация эффективного охлаждения силовых полупроводниковых приборов электронного устройства.

Технический результат, достигнутый от реализации, заявляемого способа заключается, в повышении эффективности охлаждения силовых полупроводниковых приборов электронного устройства, уменьшении габаритов воздуховода, а также снижении температуры охлаждающего воздуха на входе во второй по направлению движения воздушного потока охладитель, что приводит к рациональному использованию ресурса нагнетающего вентилятора.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что при охлаждении силовых полупроводниковых приборов, установленных на поверхности охладителей, помещенных на пути движения направленного потока воздуха, указанные охладители разносят, по длине воздуховода, образуя между ними зону смешения воздушных потоков. При этом, над по меньшей мере, одним охладителем устраивают обводной воздушный канал, посредством которого обеспечивают подачу холодного воздуха в зону смешения, и снижают температуру охлаждающего воздуха на входе в следующий, по направлению движения воздушного потока, охладитель. Обводной воздушный канал, выполняют с возможностью регулирования движения воздушного потока, посредством частичного перекрывания входного отверстия регулирующей заслонки. Зону смешения воздушных потоков реализуют в пространстве между охладителями с частичным использованием их внутреннего объема.

Сущность заявляемого изобретения поясняется, но не ограничивается следующими графическими материалами: фиг.- схема подмешивания воздуха во второй охладитель.

Заявляемый способ, предусматривает различные варианты и альтернативные формы реализации. Конкретный вариант осуществления раскрыт в описании и показан посредством, приведенных графических материалов. Описанный способ не ограничивается конкретной раскрытой формой и может охватывать все возможные варианты исполнения, эквиваленты и альтернативы, в рамках существенных признаков, раскрытых в формуле изобретения.

Заявляемое изобретение может быть реализовано в системе принудительного воздушного охлаждения электронного устройства, которое включает, замкнутый корпус 1 (фиг.) с помещенными в нем силовыми полупроводниковыми приборами 2, установленными на поверхности охладителей (радиаторов) 3, 4 помещенных на пути движения направленного потока воздуха 5, преимущественно в пределах воздуховода 6, оснащенного нагнетающим вентилятором 7.

При последовательном размещении охладителей в воздуховоде электронного устройства, охлаждающий воздух, проходя первый охладитель, снимает с него тепло и поступает в следующий по направлению движения воздушного потока, охладитель, уже достаточно подогретым, что снижает эффективность его охлаждения.

Также, резкое изменение направления воздушного потока, как это реализовано в приведенных аналогах, увеличивает сопротивление его движению, что потребует установки нагнетающего вентилятора значительной мощности, и приведет к не рациональному использованию его ресурса.

Исходя из изложенных конструктивных особенностей, согласно заявляемому изобретению, охлаждение силовых полупроводниковых приборов 2, заключается в том, что указанные приборы устанавливают на поверхности охладителей (радиаторов) 3, 4 помещенных на пути движения направленного потока воздуха, преимущественно в воздуховоде электронного устройства. При этом охладители разносят по длине воздуховода, образуя между ними зону смешения 8 воздушных потоков. С целью уменьшения габаритов воздуховода по длине и обеспечения оптимальных размеров зоны смешения воздушных потоков, ее реализуют в пространстве между охладителями с частичным использованием их внутреннего объема.

Один из указанных воздушных потоков проходит непосредственно через первый охладитель, а другой идет в обход по обводному воздушному каналу 11, устроенному над, по меньшей мере, одним охладителем 3, который является первым по ходу движения воздушного потока, при этом указанный охладитель образует одну из стенок данного обводного канала, хотя не исключен вариант устройства отдельного обводного воздуховода. При этом, обводной воздушный канал, выполняют с возможностью регулирования движения воздушного потока, посредством частичного перекрывания входного отверстия, регулирующей заслонкой 12.

Посредством, указанного обводного канала, обеспечивают подачу холодного воздуха в зону смешения, в обход первого охладителя 3 без смешивания потоков холодного 13 и подогретого 14 воздуха, чем снижают температуру охлаждающего воздуха на входе в следующий, по направлению движения воздушного потока, охладитель 4.

Система охлаждения силовых полупроводниковых приборов, при реализации заявляемого способа работает следующим образом. Охлаждающий воздух 5 под воздействием нагнетающего вентилятора 7 подается в воздуховод 6 где поступает на первый охладитель 3, причем, часть холодного воздуха попадают в обводной воздушный канал 11, по которому поступает в зону смешивания 8 потоков холодного 13 и подогретого 14 воздуха. После прохождения зоны смешения 8 воздушных потоков, охлажденный воздух попадает в следующий, по направлению движения воздушного потока охладитель 4 и выводится наружу через отверстия 15 в нижней части корпуса электронного устройства.

Реализация заявляемого изобретения, способствует достижению указанного технического результата, обеспечивая эффективное охлаждение силовых полупроводниковых приборов в результате подачи холодного воздуха во второй по ходу движения воздушного потока охладитель.

Также выполнение воздуховода электронного устройства согласно описанному способу позволяет уменьшить габаритные размеры воздуховода, и снизить сопротивление движению воздушного потока, что приводит к рациональному использованию ресурса нагнетающего вентилятора.

1. Способ охлаждения силовых полупроводниковых приборов, согласно которому указанные приборы устанавливают на поверхности охладителей, помещенных на пути движения направленного потока воздуха, отличающийся тем, что охладители разносят по длине воздуховода электронного устройства, образуя между ними зону смешения воздушных потоков, которую формируют с частичным использованием внутреннего объема охладителей, при этом, над по меньшей мере одним охладителем устраивают обводной воздушный канал, который формируют между стенками воздуховода и наружной поверхностью стенки охладителя и обеспечивают подачу холодного воздуха в обход первого охладителя без смешивания потоков холодного и подогретого воздуха в зону смешения и снижают температуру охлаждающего воздуха на входе в следующий по направлению движения воздушного потока охладитель.

2. Способ охлаждения силовых полупроводниковых приборов по п. 1, отличающийся тем, что обводной воздушный канал выполняют с возможностью регулирования движения воздушного потока посредством частичного перекрывания входного отверстия регулирующей заслонкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике. Техническим результатом является повышение надежности.

Изобретение относится к системе охлаждения для серверных шкафов, предназначено для отведения тепла от электронных компонентов высокопроизводительных серверов и может быть использовано в центрах обработки данных (ЦОД), на предприятиях, в офисах фирм, в домашних условиях как внутри серверных шкафов, так и вне их.

Изобретение относится к системе охлаждения для серверных шкафов, предназначено для отведения тепла от электронных компонентов высокопроизводительных серверов и может быть использовано в центрах обработки данных (ЦОД), на предприятиях, в офисах фирм, в домашних условиях как внутри серверных шкафов, так и вне их.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к полупроводниковым преобразователям постоянного напряжения, используемым в системах автономного электроснабжения и регулируемом электроприводе.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в системах охлаждения электронного оборудования. В способе охлаждения электронного оборудования пленочными и капельными потоками жидкости с использованием оребрения поверхность электронного компонента орошают потоками микрокапель жидкости с помощью каплеформирователя, расположенного в верхней стенке канала, поверхность электронного компонента структурируют путем нанесения ребер треугольного сечения, ориентированных вдоль течения, при этом каплеформирователь расположен по всей длине электронного компонента.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в системах охлаждения электронного оборудования. В способе охлаждения электронного оборудования пленочными и капельными потоками жидкости с использованием оребрения поверхность электронного компонента орошают потоками микрокапель жидкости с помощью каплеформирователя, расположенного в верхней стенке канала, поверхность электронного компонента структурируют путем нанесения ребер треугольного сечения, ориентированных вдоль течения, при этом каплеформирователь расположен по всей длине электронного компонента.

Изобретение относится к конструкции модульного, предварительно изготовленного центра обработки данных (ЦОД), в которой используется множество узлов кареток, связанных с каждой из множества блочных структур.

Изобретение относится к системам охлаждения электронных блоков различной аппаратуры, в том числе радиоэлектронной, работающей при различных температурных режимах.

Изобретение относится к области электротехники в частности однофазному, неизолированному, миниатюрному силовому инвертору для преобразования постоянного тока в переменный и предназначено для создания силового инвертора с выходной удельной мощностью более 3000 Вт/дм3.

Изобретение относится к мобильному терминалу и, в частности, к теплоотводящей и экранирующей конструкции мобильного терминала. Технический результат – обеспечение возможности выполнения мобильного терминала и теплоотводящей и экранирующей конструкции легче и тоньше.

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности предназначено для поддержания оптимальной температуры в объеме шкафа, что способствует стабильной работе техники.

Изобретение относится к конструкции электронных устройств, требующих жидкостного охлаждения находящихся в них теплонагруженных элементов. Технический результат - создание теплосъемного канала магистрали системы жидкостного охлаждения радиоэлектронных устройств, обеспечивающего эффективное охлаждение тепловыделяющих элементов, расположенных вдоль протяженной поверхности.

Изобретение относится к области космической навигации и касается устройства ориентации космического аппарата по звездам. Устройство включает в себя корпус, объектив, центральный модуль, электронную единую плату, гибкие участки электронной единой платы, термоэлектрический охладитель Пельтье, пластину, выполняющую функцию крышки корпуса, бленду, неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания и матричный приемник терагерцового излучения.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для обеспечения эффективного отвода тепла от тепловыделяющих объектов, например от электронных компонентов, установленных на единой печатной плате в электронном модуле.

Изобретение относится к модулю рассеивания тепла, в частности к модулю рассеивания тепла с предпочтительной эффективностью рассеивания тепла, блоку видеокарты и электронному устройству, использующему модуль рассеивания тепла.

Изобретение относится к системам охлаждения, относящимся к силовому набору. Технический результат - решение проблем технического обслуживания, связанных с системами тепловой защиты рабочей поверхности, путем обеспечения возможности быстрого ремонта и замены в процессе эксплуатации теплоизоляционных элементов, обеспечивающих легкий доступ, модификацию и оптимизацию системы охлаждения, что повышает живучесть.

Изобретение относится к охлаждающему устройству для электрического устройства и к электрическому устройству, в частности автоматическому выключателю, содержащему такое охлаждающее устройство.

Изобретение относится к электронному устройству, содержащему электронные модули с жидкостным охлаждением, и способам для быстрого удаления и/или замены электронных модулей.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и предназначено для отвода тепла от теплонагруженных элементов электронной радиоаппаратуры в герметичных и негерметичных отсеках на борту летательных аппаратов, работающих в жестких климатических условиях, и в условиях воздействия вибрационных и ударных нагрузок.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для обеспечения эффективного отвода тепла тепловыделяющих объектов, например от электронных компонентов, установленных на единой печатной плате в электронном модуле.

Изобретение относится к системе охлаждения для серверных шкафов, предназначено для отведения тепла от электронных компонентов высокопроизводительных серверов и может быть использовано в центрах обработки данных (ЦОД), на предприятиях, в офисах фирм, в домашних условиях как внутри серверных шкафов, так и вне их.

Изобретение относится к системам воздушного охлаждения электронных устройств, в частности к способу охлаждения силовых полупроводниковых приборов. Технический результат - повышение эффективности охлаждения силовых полупроводниковых приборов электронного устройства, уменьшение габаритов воздуховода, а также снижение температуры охлаждающего воздуха на входе во второй по направлению движения воздушного потока охладитель, что приводит к рациональному использованию ресурса нагнетающего вентилятора. Достигается тем, что при охлаждении силовых полупроводниковых приборов, установленных на поверхности охладителей, помещенных в воздуховоде электронного устройства, указанные охладители разносят по длине воздуховода, образуя между ними зону смешения воздушных потоков. При этом над по меньшей мере одним охладителем устраивают обводной воздушный канал, посредством которого обеспечивают подачу холодного воздуха в зону смешения и снижают температуру охлаждающего воздуха на входе в следующий, по направлению движения воздушного потока, охладитель. 1 ил.

Наверх