CN104302157A - 带蓄冷功能的机载电子模块冷却装置及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带蓄冷功能的机载电子模块冷却装置及运行方法，包括有电子模块、蓄冷部分、制冷部分、散热部分和控制部分，蓄冷部分包括有导热管、保温容器和蓄冷材料，制冷部分包括有半导体制冷片，散热部分包括有散热翅片和风扇，控制部分包括有温度传感器、集成线路板和上位机。本发明由集成线路板上的单片机统一控制，能自动根据设定温度和可输入功率的情况对装置的运行作出控制，本发明装置体积小、功耗低，质量轻，具有集成度高、布置灵活、扩展性强等优点，特别适合于小散热面的电子模块散热，并能在供电不足的情况下保持电子模块的工作温度。

Description

带蓄冷功能的机载电子模块冷却装置及运行方法

技术领域

    本发明涉及电子模块冷却技术领域，具体是一种带蓄冷功能的机载电子模块冷却装置及运行方法。

背景技术

随着电子集成技术的发展，电子模块体积越来越小，功率越来越大，传统的空气冷却难以满足表面热流密度越来越高的散热表面，即便是液冷冷板也难以在小面积上布置。热管的出现可以将热量高效地从小散热面的传导出来，并在散热端增大散热面积，在散热端重现选择冷却方式。该冷却装置作为机载电子设备的一种，必定受到供电功率的限制，简单的压缩蒸汽循环制冷以及半导体制冷等方式，在高温环境下其效率下降急剧，在有限的功率下不能提供足够的制冷量，将会使电子设备的温度急速上升，影响工作可靠性甚至损毁。飞机的其他机载电子设备随着飞机的工作状态有的启用有的关停，会出现用电的“高峰”和“低谷”，甚至有些被冷却的电子模块也会出现间歇工作的情况，采用蓄冷装置将可以在飞机的用电低谷时进行蓄冷，在高峰时放冷，在制冷量有剩余时可以储存，在制冷量不足时可以补充，可以有效在高温环境下将电子模块的工作温度控制在安全范围内。

发明内容

本发明的目的是提供一种带蓄冷功能的机载电子模块冷却装置及运行方法，在飞机分配给冷却装置充足电源时对电子模块进行冷却并蓄存多余的冷量，在飞机分配给冷却装置电源有限制时，能较长时间保证电子模块的工作温度不超出允许范围。

本发明的技术方案如下：

一种带蓄冷功能的机载电子模块冷却装置，包括有电子模块、蓄冷部分、制冷部分、散热部分和控制部分，其特征在于：所述的蓄冷部分包括有导热管、保温容器和蓄冷材料，所述的蓄冷材料充装在所述保温容器内，所述导热管的一端与所述电子模块的散热端固定连接，导热管的另一端延伸到所述的保温容器内；所述的制冷部分包括有半导体制冷片，所述的散热部分包括有散热翅片和风扇，所述半导体制冷片的一侧面与所述的保温容器紧贴，半导体制冷片的另一侧面与所述散热翅片的一侧紧贴，所述的风扇安装在所述散热翅片的另一侧；所述的控制部分包括有温度传感器、集成线路板和上位机，所述的温度传感器插装在所述的蓄冷材料中，所述的集成线路板一方面分别与所述的半导体制冷片、风扇和温度传感器电连接，另一方面分别与所述的上位机和外置的电源电连接。

一种带蓄冷功能的机载电子模块冷却装置的运行方法，其特征在于：其具体包括以下步骤：

（1）、首先启动控制部分，温度传感器检测蓄冷材料的温度，并将温度信息通过集成线路板传递至上位机来判断制冷部分的工作模式；

（2）、当蓄冷材料的温度高于设定温度时，上位机通过集成线路板向制冷部分发出指令，启动制冷部分对蓄冷部分进行制冷，使蓄冷材料储存冷量，直至到达设定温度；

（3）、散热部分将半导体制冷片发出的热量散发到周围空气中；

（4）、当蓄冷材料的温度低于设定温度时，上位机通过集成线路板向制冷部分发出指令，启动制冷部分对蓄冷部分进行制热，使蓄冷材料释放冷量，直至到达设定温度；

（5）、散热部分将半导体制冷片发出的冷量散发到周围空气中；

（6）、当电子模块的温度高于与其相连的导热管的一端温度时，导热管将电子模块的发热量传导至蓄冷材料中，对电子模块进行冷却；

（7）、在运行过程中，根据蓄冷材料的温度、飞机功率的分配自动对半导体制冷片进行功率限制，即在飞机分配给的电源充足时，半导体制冷片满负荷工作，在飞机分配给的电源不足时，半导体制冷片在限定的功率范围内工作。

所述的一种带蓄冷功能的机载电子模块冷却装置，其特征在于：所述半导体制冷片的二个侧面分别涂抹有导热胶。

本发明的有益效果：

本发明由集成线路板上的单片机统一控制，能自动根据设定温度和可输入功率的情况对装置的运行作出控制，本发明装置体积小、功耗低，质量轻，具有集成度高、布置灵活、扩展性强等优点，特别适合于小散热面的电子模块散热，并能在供电不足的情况下保持电子模块的工作温度。

需要说明的是，在使用之前需要对输入电源的制式进行确认，并做好保温措施，为保证传热面的传热效果，在各传热面表面均涂覆导热胶。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明工作原理图。

具体实施方式

参见附图，一种带蓄冷功能的机载电子模块冷却装置，包括有电子模块1、蓄冷部分、制冷部分、散热部分和控制部分，蓄冷部分包括有导热管2、保温容器3和蓄冷材料4，蓄冷材料4充装在保温容器3内，导热管2的一端与电子模块1的散热端固定连接，导热管2的另一端延伸到保温容器3内；制冷部分包括有半导体制冷片5，散热部分包括有散热翅片6和风扇7，半导体制冷片5的一侧面与保温容器3紧贴，半导体制冷片5的另一侧面与散热翅片6的一侧紧贴，风扇7安装在散热翅片6的另一侧；控制部分包括有温度传感器8、集成线路板11和上位机12，温度传感器8插装在蓄冷材料4中，集成线路板11一方面分别与半导体制冷片5、风扇7和温度传感器8电连接，另一方面分别与上位机12和外置的电源10电连接。

一种带蓄冷功能的机载电子模块冷却装置的运行方法，其特征在于：其具体包括以下步骤：

（1）、首先启动控制部分，温度传感器8检测蓄冷材料4的温度，并将温度信息通过集成线路板11传递至上位机12来判断制冷部分的工作模式；

（2）、当蓄冷材料4的温度高于设定温度时，上位机12通过集成线路板11向制冷部分发出指令，启动制冷部分对蓄冷部分进行制冷，使蓄冷材料4储存冷量，直至到达设定温度；

（3）、散热部分将半导体制冷片5发出的热量散发到周围空气中；

（4）、当蓄冷材料4的温度低于设定温度时，上位机12通过集成线路板11向制冷部分发出指令，启动制冷部分对蓄冷部分进行制热，使蓄冷材料4释放冷量，直至到达设定温度；

（5）、散热部分将半导体制冷片5发出的冷量散发到周围空气中；

（6）、当电子模块1的温度高于与其相连的导热管2的一端温度时，导热管2将电子模块1的发热量传导至蓄冷材料4中，对电子模块1进行冷却；

（7）、在运行过程中，根据蓄冷材料4的温度、飞机功率的分配自动对半导体制冷片5进行功率限制，即在飞机分配给的电源充足时，半导体制冷片5满负荷工作，在飞机分配给的电源不足时，半导体制冷片5在限定的功率范围内工作。

本发明中，半导体制冷片5的二个侧面分别涂抹有导热胶。

以下结合附图对本发明作进一步的说明：

参见图1，将导热管2的蒸发端与电子模块1的散热面紧贴，导热管2的冷凝端安装在保温容器3内，保温容器3充注蓄冷材料4，导热管2即可以将电子模块1的发热量传导至蓄冷材料4中；将半导体制冷片5的冷端紧贴在保温容器3的表面上，散热翅片6的平面紧贴半导体制冷片5的热端，风扇7安装在散热翅片6的翅片面，半导体制冷片5产生的制冷量将传递至蓄冷材料4中，半导体制冷片5产生的发热量通过散热翅片6和风扇7散发到空气中；温度传感器8插入蓄冷材料4中，检测蓄冷材料4的温度；集成线路板11通过导线9与半导体制冷片5、风扇7、温度传感器8、电源10以及上位机12连接，实现对冷却装置的总体控制。

参见图2，电子模块1发出热量，导热管2的蒸发端不断地将热量传到导热管2的冷凝端，蓄冷材料4对导热管2的冷凝端进行冷却，这样电子模块1的发热量转移至蓄冷材料4中；半导体制冷片5通电后在冷端制冷，在热端发热，半导体制冷片5的冷端产生的冷量通过保温容器3的表面传递至蓄冷材料4中，半导体制冷片5产生的发热量通过散热翅片6和风扇7散发到空气中；集成线路板11主要实现如下功能：

1、冷却装置的开机和关机。

2、当温度传感器8检测到蓄冷材料4的温度高于设定温度时，半导体制冷片5通电工作，同时风扇7工作。

3、当上位机11发出的功率限制指令后，限制对半导体制冷片5的功率输出。

Claims (3)

1.一种带蓄冷功能的机载电子模块冷却装置，包括有电子模块、蓄冷部分、制冷部分、散热部分和控制部分，其特征在于：所述的蓄冷部分包括有导热管、保温容器和蓄冷材料，所述的蓄冷材料充装在所述保温容器内，所述导热管的一端与所述电子模块的散热端固定连接，导热管的另一端延伸到所述的保温容器内；所述的制冷部分包括有半导体制冷片，所述的散热部分包括有散热翅片和风扇，所述半导体制冷片的一侧面与所述的保温容器紧贴，半导体制冷片的另一侧面与所述散热翅片的一侧紧贴，所述的风扇安装在所述散热翅片的另一侧；所述的控制部分包括有温度传感器、集成线路板和上位机，所述的温度传感器插装在所述的蓄冷材料中，所述的集成线路板一方面分别与所述的半导体制冷片、风扇和温度传感器电连接，另一方面分别与所述的上位机和外置的电源电连接。

2.一种基于权利要求1所述装置的运行方法，其特征在于：其具体包括以下步骤：

（1）、首先启动控制部分，温度传感器检测蓄冷材料的温度，并将温度信息通过集成线路板传递至上位机来判断制冷部分的工作模式；

（2）、当蓄冷材料的温度高于设定温度时，上位机通过集成线路板向制冷部分发出指令，启动制冷部分对蓄冷部分进行制冷，使蓄冷材料储存冷量，直至到达设定温度；

（3）、散热部分将半导体制冷片发出的热量散发到周围空气中；

（4）、当蓄冷材料的温度低于设定温度时，上位机通过集成线路板向制冷部分发出指令，启动制冷部分对蓄冷部分进行制热，使蓄冷材料释放冷量，直至到达设定温度；

（5）、散热部分将半导体制冷片发出的冷量散发到周围空气中；

（6）、当电子模块的温度高于与其相连的导热管的一端温度时，导热管将电子模块的发热量传导至蓄冷材料中，对电子模块进行冷却；

（7）、在运行过程中，根据蓄冷材料的温度、飞机功率的分配自动对半导体制冷片进行功率限制，即在飞机分配给的电源充足时，半导体制冷片满负荷工作，在飞机分配给的电源不足时，半导体制冷片在限定的功率范围内工作。

3.根据权利要求1所述的一种带蓄冷功能的机载电子模块冷却装置，其特征在于：所述半导体制冷片的二个侧面分别涂抹有导热胶。