CN106533459A - 一种发射机功放单元冷却系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发射机功放单元冷却系统，包括：箱体，箱体的顶部敞开；固定在箱体顶部的喷淋盒，喷淋盒的底面设置有多个喷淋孔；设置在喷淋盒后侧面的进液管；固定在箱体内部的基板；安装在基板上的功放芯片；设置在箱体后侧面的出液管，出液管通过管道连接到风冷冷却器，风冷冷却器的出口端通过管道连接到储液箱，储液箱的出口端通过循环泵连接到进液管。本发射机功放单元冷却系统将绝缘冷却油直接喷淋在功放芯片及其它散热器件上，功放单元采用全封闭结构设计、体积小、噪音低，功放芯片除了底部与基板良好接触散热外，芯片顶部受绝缘油喷淋冷却，大大提高了散热效率。本发明还提供了一种基于上述发射机功放单元冷却系统的冷却方法。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件的散热冷却技术领域，具体涉及一种发射机功放单元冷却系统及方法。
背景技术
全固态发射机进入世界市场已有多年历史,它以寿命长、维护量小、工作稳定可靠而获得用户的青睐。但发射机的功放芯片功耗非常大，对冷却系统要求较高。发射机功放单元的冷却系统目前主要采用两种方式:传统的风冷和水冷基板散热器冷却。
申请号为CN200610052416.3的中国专利申请公开了“一种广播电视发射机及电子大功率组件制冷风循环自然风兼容冷却装置”，其采用风冷方式实现对发射机及电子大功率组件的快速冷却，该风循环自然风兼容冷却系统经济实用，在环境较好的地区使用可靠性高，但风冷方式有其固有的缺点——(1)噪声大，尤其是大功率风机在运行时和气流通过功放单元时都会产生较大的噪声；(2)对滤尘系统要求高，风冷方式发射机对机房空气洁净度要求较高，否则功放单元的通风道很容易堵；(3)对环境温度要求高，风冷方式的环境温度会直接影响到发射机的输出功率，在一些高温地区或夏天高温时间，都得采用各种方法和措施来降低环境的温度(加空调等)来保持发射机处于恒温工作状态；(4)风冷发射机由于风道的设计会占用机内的大量空间，一般体积都会很大，并且空气中含水量大的地区会造成机内通风道的腐蚀，高原地区会因为空气稀薄而导致散热效果差。
又如申请号为CN201010141471.6的中国专利申请公开了“一种液冷发射机系统”，该系统采用水冷基板散热器冷却发射机，水冷基板散热器相对风冷有很多优点，体积小、噪音低；散热效率高，适合于大功率发射机。水冷基板散热是将工作电路的多路功放模块放置在散热板上，散热板内设有封闭冷却管道；冷却管道与外界一个液体循环装置相通；通过泵产生的动力，推动密闭系统中的液体循环，将散热器吸收的功放芯片产生的热量带到面积更大的散热装置，进行散热。冷却后的液体再次回流到吸热设备，如此循环往复。这种水冷基板散热器存在以下缺点：(1)漏液，一旦漏液将会导致停机；(2)容易在水冷基板内产生水垢，一旦水垢形成将会大幅降低导热系数，影响散热；(3)随着功放芯片的功率密度不断增加，水冷基板散热器终将无法满足散热需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种发射机功放单元冷却系统及方法，本发射机功放单元冷却系统将功放芯片安装在基板上，再装配到一个密封箱体内，箱体顶部为喷淋装置，将绝缘冷却油直接喷淋在功放芯片及其它散热器件上，功放单元采用全封闭结构设计、体积小、噪音低，功放芯片除了底部与基板良好接触散热外，芯片顶部受绝缘油喷淋冷却，大大提高了散热效率。
为实现上述技术方案，本发明提供了一种发射机功放单元冷却系统，包括：箱体，所述箱体的顶部敞开；固定在箱体顶部的喷淋盒，所述喷淋盒的底面设置有多个喷淋孔；设置在喷淋盒后侧面的进液管；固定在箱体内部的基板；安装在基板上的功放芯片；设置在箱体后侧面的出液管，所述出液管通过管道连接到风冷冷却器，所述风冷冷却器的出口端通过管道连接到储液箱，所述储液箱的出口端通过循环泵连接到进液管。
在上述技术方案中，功放芯片装在基板上，基板通过结构件与箱体连接，进行散热工序时，循环泵打开，将储液箱内的液体工质从进液管高压输送至喷淋盒内，并从喷淋盒底面设置的多个喷淋孔均匀喷出，直接喷附在功放芯片表面，液体工质在重力作用下流经功放芯片表面，吸收功放芯片工作产生的热量后，集中至箱体底部，并从出液管流出，将功放芯片以及其它电子元器件产生的热量通过液体工质带走，吸热后的液体工质被输送至风冷冷却器，风冷冷却器对液体工质进行降温后重新输送至储液箱，如此实现了绝缘冷却油的循环使用，而且由于绝缘冷却油的比热容大于空气，相同条件下液冷的散热效率明显高于空气冷却，并且绝缘冷却油与芯片等发热元件直接接触，增大接触面积，降低接触热阻，散热效率明显提高。
优选的，所述箱体的后侧面上还设置有信号接口和电源接口，所述信号接口、电源接口、喷淋盒与箱体对接处使用密封胶垫密封，信号接口和电源接口实现功放的信号输出和电源输入，为了防止漏液，信号接口、电源接口与箱体对接处需要使用密封胶垫密封。
优选的，所述储液箱与循环泵连接的管道上还设置有过滤器。过滤器可以去除绝缘冷却油在循环过程中可能带入的杂质，防止杂质在功放芯片上产生沉积，影响功放的正常使用。
本发明还提供了一种基于上述发射机功放单元冷却系统的冷却方法，具体包括如下步骤：
S1、将用于冷却功放芯片的液体工质加入储液箱，循环泵开启，将储液箱内的液体工质从进液管高压输送至喷淋盒内，并从喷淋盒底面设置的多个喷淋孔均匀喷出，直接喷附在功放芯片表面；
S2、液体工质在重力作用下流经功放芯片表面，吸收功放芯片工作产生的热量后，集中至箱体底部，并从出液管流出，将功放芯片以及其它电子元器件产生的热量通过液体工质带走；
S3、吸热后的液体工质被输送至风冷冷却器，风冷冷却器对液体工质进行降温后重新输送至储液箱，储液箱内经过降温后的液体工质经过过滤后重新由循环泵输送至进液管。
本发明提供的一种发射机功放单元冷却系统及方法的有益效果在于：
(1)本发射机功放单元冷却系统将功放芯片安装在基板上，再装配到一个密封箱体内，箱体顶部为喷淋装置，将绝缘冷却油直接喷淋在功放芯片及其它散热器件上，功放单元采用全封闭结构设计、体积小、噪音低，功放芯片除了底部与基板良好接触散热外，芯片顶部受绝缘油喷淋冷却，由于绝缘冷却油的比热容大于空气，相同条件下液冷的散热效率明显高于空气冷却，并且绝缘冷却油工质与芯片等发热元件直接接触，增大接触面积，降低接触热阻，散热效率明显提高；
(2)本发射机功放单元冷却系统中使用液体工质使用液体工质喷淋冷却，与风冷相比降低功耗，减少噪音；
(3)本发射机功放单元冷却系统采用密封式箱体，所有电子元器件与外界空气隔绝，避免了灰尘对功放芯片等电子元器件造成影响，功放运行更为稳定、可靠，使用寿命更长；
(4)本发射机功放单元冷却方法使液体工质与芯片直接接触并且可以保持足够的时间，液体工质与芯片充分换热，提高进出液体工质的温差，从而提高液体工质的利用效率，同时通过提高液体工质的喷淋压力和喷淋速度，使液体工质喷到发热器件时产生溅射效应，大幅提高散热效果。
附图说明
图1为本发明中箱体的立体结构示意图。
图2为本发明中箱体的剖视图。
图3为本发明中各个部件的连接示意图。
图中：1、箱体；2、出液管；3、进液管；4、喷淋盒；5、功放芯；6、基板；7、信号接口；8、电源接口；9、液体工质；10、循环泵；11、储液箱；12、风冷冷却器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
实施例1：一种发射机功放单元冷却系统。
参照图1至图3所示，一种发射机功放单元冷却系统，包括：箱体1，所述箱体1的顶部敞开；固定在箱体1顶部的喷淋盒4，所述喷淋盒4的底面设置有多个喷淋孔；设置在喷淋盒4后侧面的进液管3；固定在箱体1内部的基板6；安装在基板6上的功放芯片5；设置在箱体1后侧面的出液管2，所述出液管2通过管道连接到风冷冷却器12，所述风冷冷却器12的出口端通过管道连接到储液箱11，所述储液箱11的出口端通过循环泵10连接到进液管3；所述箱体1的后侧面上还设置有信号接口7和电源接口8，所述信号接口7、电源接口8、喷淋盒4与箱体1对接处使用密封胶垫密封；所述储液箱11与循环泵10连接的管道上还设置有过滤器。
本发明的工作原理是：本发射机功放单元冷却系统采用液体工质9喷淋冷却模式，功放芯片5装在基板6上，基板6通过结构件与箱体1连接，进行散热工序时，循环泵10打开，将储液箱11内的液体工质9从进液管3高压输送至喷淋盒4内，并从喷淋盒4底面设置的多个喷淋孔均匀喷出，直接喷附在功放芯片5表面，液体工质9在重力作用下流经功放芯片5表面，吸收功放芯片5工作产生的热量后，集中至箱体1底部，并从出液管2流出，将功放芯片5以及其它电子元器件产生的热量通过液体工质9带走，吸热后的液体工质9被输送至风冷冷却器12，风冷冷却器12对液体工质9进行降温后重新输送至储液箱11，如此实现了绝缘冷却油液体工质9的循环使用，而且由于绝缘冷却油的比热容大于空气，相同条件下液冷的散热效率明显高于空气冷却，并且绝缘冷却油与芯片等发热元件直接接触，增大接触面积，降低接触热阻，散热效率明显提高。
实施例2：一种发射机功放单元冷却方法。
一种基于实施例1中发射机功放单元冷却系统的冷却方法，具体包括如下步骤：
S1、将用于冷却功放芯片5的液体工质9加入储液箱11，循环泵10开启，将储液箱11内的液体工质9从进液管3高压输送至喷淋盒4内，并从喷淋盒4底面设置的多个喷淋孔均匀喷出，直接喷附在功放芯片5表面；
S2、液体工质9在重力作用下流经功放芯片5表面，吸收功放芯片5工作产生的热量后，集中至箱体1底部，并从出液管2流出，将功放芯片5以及其它电子元器件产生的热量通过液体工质9带走；
S3、吸热后的液体工质9被输送至风冷冷却器12，风冷冷却器12对液体工质9进行降温后重新输送至储液箱11，储液箱11内经过降温后的液体工质9经过过滤后重新由循环泵10输送至进液管3。
本发射机功放单元冷却方法使液体工质9与功放芯片5直接接触并且可以保持足够的时间，液体工质9与功放芯片5充分换热，提高进出液体工质9的温差，从而提高液体工质9的利用效率，同时通过提高液体工质9的喷淋压力和喷淋速度，使液体工质9喷到发热器件时产生溅射效应，大幅提高散热效果。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种发射机功放单元冷却系统，其特征在于包括：
箱体(1)，所述箱体(1)的顶部敞开；
固定在箱体(1)顶部的喷淋盒(4)，所述喷淋盒(4)的底面设置有多个喷淋孔；
设置在喷淋盒(4)后侧面的进液管(3)；
固定在箱体(1)内部的基板(6)；
安装在基板(6)上的功放芯片(5)；
设置在箱体(1)后侧面的出液管(2)，所述出液管(2)通过管道连接到风冷冷却器(12)，所述风冷冷却器(12)的出口端通过管道连接到储液箱(11)，所述储液箱(11)的出口端通过循环泵(10)连接到进液管(3)。
2.如权利要求1所述的发射机功放单元冷却系统，其特征在于：所述箱体(1)的后侧面上还设置有信号接口(7)和电源接口(8)，所述信号接口(7)、电源接口(8)、喷淋盒(4)与箱体(1)对接处使用密封胶垫密封。
3.如权利要求1或2所述的发射机功放单元冷却系统，其特征在于：所述储液箱(11)与循环泵(10)连接的管道上还设置有过滤器。
4.一种基于如权利要求3所述的发射机功放单元冷却系统的冷却方法，其特征在于具体包括如下步骤：
S1、将用于冷却功放芯片(5)的液体工质(9)加入储液箱(11)，循环泵(10)开启，将储液箱(11)内的液体工质(9)从进液管(3)高压输送至喷淋盒(4)内，并从喷淋盒(4)底面设置的多个喷淋孔均匀喷出，直接喷附在功放芯片(5)表面；
S2、液体工质(9)在重力作用下流经功放芯片(5)表面，吸收功放芯片(5)工作产生的热量后，集中至箱体(1)底部，并从出液管(2)流出，将功放芯片(5)以及其它电子元器件产生的热量通过液体工质(9)带走；
S3、吸热后的液体工质(9)被输送至风冷冷却器(12)，风冷冷却器(12)对液体工质(9)进行降温后重新输送至储液箱(11)，储液箱(11)内经过降温后的液体工质(9)经过过滤后重新由循环泵(10)输送至进液管(3)。
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