CN115551301A - 散热系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种散热系统及电子设备。上述散热系统可以包括功率模组和冷凝器。功率模组可以包括基座和功率器件，基座具有第一腔体，第一腔体内填充有制冷剂。功率器件设置于基座的第一表面，且功率器件与第一表面导热接触，则功率器件产生的热量可由第一表面传递至第一腔体，进而传导至制冷剂，制冷剂受热可汽化为蒸汽。另外，冷凝器与第一腔体连通，则汽化后的制冷剂可进入冷凝器；而经冷凝器冷凝为液态的制冷剂又可回流至第一腔体。利用制冷剂的相变换热可带走功率器件产生的大量的热，并可降低由功率模组到空气的热阻，其可提升功率模组的散热能力，从而有利于应用有该散热系统的电子设备的产品性能的提升。

Description

散热系统及电子设备

技术领域

本申请涉及散热技术领域，尤其涉及到一种散热系统及电子设备。

背景技术

随着电子技术的发展，大功率半导体器件在电力电子行业中有着越来越广泛的应用。由于大功率半导体器件的计算能力不断提升，其功耗也随之大幅上升。因此，大功率半导体器件产生的热量也越来越多，热流密度也越来越大，这对大功率半导体器件的散热提出了较高的挑战。

目前，电子设备向着小型化、集成化的方向发展，其留给散热组件的设置空间并不大。但是如果针对大功率半导体器件不能有良好的散热措施，大功率半导体器件的使用环境会受到限制，同时也会限制产品性能的发挥。因此，大功率半导体器件在高功率密度下的散热能力亟待提高。

发明内容

本申请提供了一种散热系统及电子设备，以提高功率模组的散热能力，从而提升应用有该散热系统的电子设备的产品性能。

第一方面，本申请提供了一种散热系统，该散热系统可以包括功率模组和冷凝器。其中，功率模组包括基座和功率器件，基座具有第一腔体，该第一腔体内填充有制冷剂，该制冷剂受热可汽化为蒸汽，且蒸汽受冷又可以凝结为液态的制冷剂。功率器件可设置于基座的第一表面，并且功率器件与第一表面导热接触。另外，冷凝器与第一腔体连通，其可用于将气态的制冷剂冷凝为液态的制冷剂。

采用本申请提供的散热系统，当功率模组工作时，热量可由功率器件传导至基座的第一表面，进而传导至基座的第一腔体内的液态的制冷剂。液态的制冷剂受热汽化形成蒸汽，该蒸汽进入冷凝器冷凝为液态后又重新回流至第一腔体。可以理解的是，在上述制冷剂相变的过程中，可带走功率器件产生的大量的热，从而实现对功率器件的散热。另外，利用制冷剂的相变换热可以有效的降低由功率模组到空气的热阻，从而可有效的提升功率模组的散热能力。

在本申请一个可能的实现方式中，第一腔体内的制冷剂在冷凝器内被冷凝为液态后通过重力作用回流到第一腔体。这样，无需泵或其它动力设备驱动，即可使第一腔体内的制冷剂汽化后进入冷凝器，而使经冷凝器被冷凝为液态的制冷剂后在重力的作用下回流至第一腔体，从而实现制冷剂在基座和冷凝器之间高效的循环。

在本申请中，不对散热系统的放置方式进行限定，其可根据具体的应用场景进行放置。示例性的，可将散热系统可沿重力方向放置。其中，重力方向可由应用有该散热系统的设备在正常使用状态下，按照该领域习惯性的方式进行放置时顶部到底部的方向进行定义。例如，该散热系统在用于光伏逆变器时，光伏逆变器在正常使用的状态下，重力方向可理解为光伏逆变器的顶部到底部的方向，则此时散热系统沿光伏逆变器的顶部到底部的方向放置。

另外，在散热系统沿重力方向放置时，可以使冷凝器位于基座的上方。基于此，在对基座进行放置时，在一个可能的实现方式中，可以使基座的厚度方向垂直于重力方向。

由于基座的第一表面可用于设置功率器件，在本申请一个可能的实现方式中，还可以使导热基板的厚度方向垂直于第一表面，则此时第一表面与重力方向平行。

在本申请中，基座可设置有通流嘴，该通流嘴与第一腔体连通。另外，通流嘴可设置于基座的第二表面，第二表面与第一表面相背设置，其有利于简化基座的结构。在一个可能的实现方式中，冷凝器可与第一腔体通过通流嘴连通，以使冷凝器与基座的连接较为简便。

由于制冷剂在功率模组与冷凝器之间的循环要经历液态到气态，以及气态到液态的转变，为了将气体流通路径与液体流通路径区分开，可以使基座设置有至少两个通流嘴。这样，可以将至少一个通流嘴与冷凝器通过第一液体流通管道连接，并将至少一个通流嘴与冷凝器通过第一气体流通管道连接。

在本申请一个可能的实现方式中，散热系统还可以包括蒸发器，该蒸发器具有第二腔体，第二腔体内填充有制冷剂。另外，冷凝器与第一腔体可通过第二腔体相连通，具体的，可使第二腔体与第一腔体通过通流嘴连通，并且第二腔体与冷凝器连通。这样，可以使第二腔体内的制冷剂及时的补充至第一腔体，从而可使基座的用于设置功率器件的区域始终与制冷剂相接触，其有利于提高功率器件与制冷剂的换热效率，从而提高功率模组的散热能力。

在将通流嘴与蒸发器进行连接时，可以使蒸发器开设有通孔，则通流嘴可与通孔一一对应的连接。在一个可能的实现方式中，通流嘴可直接插设于通孔，并且通流嘴固定于蒸发器，其固定方式可以但不限于焊接或者粘接等。这样可简化通流嘴与蒸发器的连接方式，并可使散热系统的结构较为紧凑。

为了保证通流嘴与通孔之间的密封性，在通流嘴与通孔之间还可以设置有密封圈，该密封圈套设于通流嘴，并且通孔的侧壁可挤压密封圈，以使密封圈将通流嘴与通孔之间的缝隙填充。

在另一个可能的实现方式中，可以使通流嘴与通孔通过管道连接。具体实施时，可以使基座设置有至少两个通流嘴，至少一个通流嘴与对应的通孔通过第二液体流通管道连接，至少一个通流嘴与对应的通孔通过第二气体流通管道连接。

在本申请中，蒸发器与冷凝器之间也可以通过管道连接，例如可使蒸发器与冷凝器通过至少一条第一液体流通管道和至少一条第一气体流通管道连接，以将制冷剂在蒸发器与冷凝器之间循环的气体流通路径与液体流通路径区分开。

在本申请一个可能的实现方式中，第二腔体内的制冷剂在冷凝器内被冷凝为液态后通过重力作用回流到第二腔体。这样，无需泵或其它动力设备驱动，即可使第二腔体内的制冷剂汽化后进入冷凝器，而使经冷凝器冷凝为液态的制冷剂在重力的作用下回流至第二腔体，从而实现制冷剂在蒸发器和冷凝器之间高效的循环。

在本申请中，不对散热系统的放置方式进行限定，其可根据具体的应用场景进行放置。示例性的，可将散热系统可沿重力方向放置。其中，重力方向可由应用有该散热系统的设备在正常使用状态下，按照该领域习惯性的方式进行放置时顶部到底部的方向进行定义。例如，该散热系统在用于光伏逆变器时，光伏逆变器在正常使用的状态下，重力方向可理解为光伏逆变器的顶部到底部的方向，则此时散热系统沿光伏逆变器的顶部到底部的方向放置。

另外，在散热系统沿重力方向放置时，可以使冷凝器位于蒸发器的上方。基于此，在对基座进行放置时，在一个可能的实现方式中，可以使基座的厚度方向垂直于重力方向。

由于基座的第一表面可用于设置功率器件，在本申请一个可能的实现方式中，还可以使导热基板的厚度方向垂直于第一表面，则此时第一表面与重力方向平行。

在本申请一个可能的实现方式中，每个功率模组的第一腔体可与至少两个蒸发器的各自的第二腔体连通，并至少一个蒸发器与冷凝器通过第一液体流通管道连接，至少一个蒸发器与冷凝器通过第一气体流通管道连接。这样，制冷剂可在功率模组、至少一个通过第一液体流通管道与冷凝器连接的蒸发器、至少一个通过第一气体流通管道与冷凝器连接的蒸发器，以及冷凝器之间循环。具体的，第一腔体内的液态的制冷剂蒸发为气态后，可经过至少一个通过第一气体流通管道与冷凝器连接的蒸发器的第二腔体后进入冷凝器；而经冷凝器冷凝为液态的制冷剂，可回流到至少一个通过第一液体流通管道与冷凝器连接的蒸发器的第二腔体中，各个第二腔体内的制冷剂均可实现对第一腔体内制冷剂的补充。因此，通过将每个功率模组与至少两个蒸发器连接，可使第一腔体内的制冷剂得到及时的补充，从而可有利于提高功率模组的散热效率。

另外，与每个功率模组的第一腔体相连接的至少两个蒸发器中，还可以有至少一个蒸发器与冷凝器通过至少一条液体流通管道和至少一条气体流通管道连接。这样，制冷剂可在功率模组、至少一个通过至少一条液体流通管道和至少一条气体流通管道与冷凝器连接的蒸发器，以及冷凝器之间循环。其也可以理解为，制冷剂的循环路径中至少有一条是由功率模组与一个蒸发器以及冷凝器组成的。针对该循环路径，第一腔体内的液态的制冷剂蒸发为气态后，可经过蒸发器的第二腔体后进入冷凝器；而经冷凝器冷凝为液态的制冷剂可回流到蒸发器的第二腔体，第二腔体内的制冷剂可实现对第一腔体内制冷剂的补充。

在具体将每个功率模组与至少两个蒸发器进行连接时，可使每个功率模组设置有至少两个通流嘴，这样可使每个通流嘴与至少一个蒸发器连接。示例性的，可使一个通流嘴与两个蒸发器连接；或者，当蒸发器与通流嘴的数量相同时，可使通流嘴与蒸发器一一对应连接。另外，在将每个通流嘴与至少一个蒸发器进行连接时，也可以出现两个通流嘴与一个蒸发器连接的情况，例如，该蒸发器通过至少一条第一液体流通管道和至少一条第一气体流通管道与冷凝器连接时，就可以使两个通流嘴与该蒸发器连接，以在功率模组和一个蒸发器和冷凝器之间形成制冷剂的循环路径。其均应理解为落在本申请的保护范围之内。

在本申请中，每个蒸发器还可以与至少两个功率模组连接，其有利于实现散热系统的集成化设计。

为了提高功率模组的散热效率，在本申请一个可能的实现方式中，基座还可以设置有散热强化结构。具体实施时，基座还具有第一内侧面，该第一内侧面与第一表面相背设置，并且至少部分第一内侧面浸没在制冷剂内。当功率器件产生的热量由导热基板的第一表面传导至第一内侧面后，可直接传递给制冷剂，以实现导热基板与制冷剂的高效换热。

另外，第一内侧面可设置有散热强化结构，该散热强化结构设置于第一内侧面的散热加强区域，散热强化结构可用于增大第一内侧面浸没在制冷剂内的面积。这样，可在沿第一表面到第一内侧面的方向上，使功率器件在第一内侧面的至少部分投影位于该散热加强区域内，从而使功率器件产生的热量能够与制冷剂进行高效的换热，以有利于提高功率模组的散热性能。

在本申请中，不对散热强化结构的具体设置形式进行限定，其示例性的可为位于第二表面的凹槽或凸起，或者为翅片或者毛细结构等，以能够达到增大导热基板浸没在制冷剂内的面积的目的即可。

第二方面，本申请还提供了一种功率设备，该电子设备可以包括机箱和第一方面的散热系统，蒸发器可位于机箱内或机箱外，冷凝器位于机箱外。在本申请中，不对功率设备的具体类型进行限定，其可以但不限于为光伏逆变器等光伏发电设备。该电子设备的散热能力较强，从而可提升电子设备的产品性能，以提升电子设备的产品竞争力。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种功率模组的结构示意图；

图2a至图2g为本申请实施例提供的几种第一内侧面的结构示意图；

图3为图1中所示的功率模组的立体图；

图4为图3中所示功率模组的剖视图；

图5为本申请实施例提供的一种散热系统的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种散热系统的结构示意图；

图7为图6中所示功率模组和蒸发器连接位置的剖视图；

图8a至图8c为图6中所示的散热系统的散热原理示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种散热系统的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的另一种散热系统的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种散热系统的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的一种功率设备的结构示意图。

附图标记：

1-功率模组；101-功率器件；102-基座；1021-第一表面；1022-第一腔体；

1023-第一内侧面；10231-散热加强区域；1024-翅片；1025-毛细结构；1026-通流嘴；

1027-第二表面；2-冷凝器；3-第一液体流通管道；4-第一气体流通管道；5-蒸发器；

501-第二腔体；502-通孔；6-第二液体流通管道；7-第二气体流通管道；8-机箱。

具体实施方式

以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“具体的实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

为了方便理解本申请实施例提供的散热系统及电子设备，下面首先介绍一下其应用场景。本申请提供的散热系统可以但不限于应用于光伏逆变器等电子设备中。随着电子技术的发展，对于电子设备中的大功率半导体器件的散热需求越来越明显。例如在光伏逆变器里，绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)的热流密度越来越高，良好的散热措施将有利于提升其最大电流输出能力，从而提升光伏逆变器的性能，提高产品的竞争力。

针对大功率半导体器件的功率密度的提升，目前关于大功率半导体器件的散热强化研究非常广泛。从散热方式划分，主要有风冷、自然冷却和液冷，具体按照实际应用场景来选择。例如光伏逆变器主要是在户外场景下使用，则风冷是其最主要的散热形式。针对风冷散热，一般是将大功率半导体器件通过导热硅脂贴于风冷散热器表面进行散热。目前，关于风冷散热的散热强化研究，主要是在普通铝材风冷散热器的基础上增设热管散热器或者真空腔均热板散热技术(vapor chamber，VC)散热器等方案，但是再往后演进也遇到了瓶颈。另外，从散热链路的热阻的分布来看，导热硅脂层的热阻占比达到20％，目前没有很好的热阻降低替代方案。

基于此，本申请提供了一种散热系统及电子设备，以通过将功率模组的散热面直接与制冷剂接触，实现热阻链条去硅脂层，同时利用高效的相变换热降低从模组到空气的热阻，从而提高功率模组的散热能力，以有利于提升应用有该散热系统的电子设备的产品性能，提升产品竞争力。为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

在本申请中，散热系统可包括功率模组，参照图1，图1为本申请实施例提供的一种功率模组1的结构示意图。该功率模组1包括功率器件101和基座102。其中，功率器件101可以但不限于为芯片或者数据库控制器(database controller，DBC)等，功率器件101可设置于基座102的第一表面1021，并且功率器件101与基座102的第一表面1021导热接触。另外，每个基座102上设置的功率器件101的数量可为一个或多个，其可根据功率模组1的具体的应用场景进行设置。

在本申请中，不对基座102的材质进行限定，其示例性的可为铜或铝等导热性能较好的金属，在一些可能的实施例中，基座102的材质也可能为导热性能较好的非金属。在具体设置基座102时，基座102具有第一腔体(图1中未示出)，该第一腔体内填充有制冷剂，该制冷剂为汽液两相制冷剂，即在温度小于或等于第一温度阈值时，制冷剂为液态；而当温度高于第一温度阈值时，制冷剂沸腾相变为蒸汽。在本申请中不对制冷剂的具体类型进行限定，其示例性的可为四氟乙烷(1,1,1,2-tetrafluoroethane)等。可以理解的是，第一温度阈值受制冷剂的类型影响，其例如可为20℃或25℃等。

可以理解的是，在本申请中，可使功率器件101在基座102上的投影完全落在第一表面1021的轮廓范围之内，从而可有效的增加功率器件101与第一表面1021的接触面积，其有利于提高功率器件101与基座102内的制冷剂的换热效率，进而提高功率模组1的散热性能。

另外，为了提高热量由功率器件101传递至制冷剂的效率，还可以在基座102上设置散热强化结构，该散热强化结构示例性的可设置于基座102的第一内侧面1023，该第一内侧面1023与第一表面1021相背设置，且至少部分第一内侧面1023浸没在制冷剂内。在具体设置散热强化结构时，可参照图2a，图2a为本申请实施例提供的一种基座102的第一内侧面1023的结构示意图。该散热强化结构可为形成于第一内侧面1023的翅片1024，该翅片1024可起到增大第一内侧面1023浸没在制冷剂内的面积的作用。在本申请中，翅片1024可为形成于第一内侧面1023的凸起结构，其可以与第一内侧面1023为一体成型结构；或者，该翅片1024可为独立成型结构，并可通过焊接等可能的方式固定于第一内侧面1023。其中，翅片1024可设置于第一内侧面1023的散热加强区域10231。另外，在沿第一表面到第一内侧面1023的方向上，功率器件101在第一内侧面1023的至少部分投影位于散热加强区域10231。由于第一内侧面1023与第一腔体1022内的制冷剂直接接触，通过在第一内侧面1023设置翅片1024，可以有效的增大第一内侧面1023浸没在制冷剂中的面积，以使功率器件101产生的热量能够与制冷剂进行高效的换热，其有利于提高功率模组1的散热性能。

在本申请中，翅片1024可为并列设置的多个，在图2a所示的实施例中，该多个翅片1024倾斜设置。另外，翅片1024除了可采用图2a中所示的方式进行设置外，还可以设置为其它可能的形式，示例性的，可参照图2b至图2d，图2b至图2d展示了几种可能的翅片1024的设置形式，例如在图2b和图2c中，翅片1024可为并列设置的多个，该多个翅片1024与第一内侧面的一条边平行设置；又如在图2d所示的实施例中，翅片1024为并列设置的多排，每排包括多个翅片1024，该多排翅片1024倾斜设置。

另外，在本申请中，散热强化结构除了可设置为图2a至图2d所示的翅片1024外，还可以设置为其它可能的结构。例如，可参照图2e至图2g，图2e至图2g为本申请实施例提供的另外几种第一内侧面1023的结构示意图，其中，图2g展示了一种第一内侧面1023的立体结构示意图。在图2e至图2g中，散热强化结构可为毛细结构1025，其中，毛细结构1025可以但不限于为金属网状结构或金属粉末烧结结构等，其对于液体具有吸附的作用。该毛细结构1025也可设置于第一内侧面1023的散热加强区域10231，从而可有效的增大第一内侧面1023浸没在制冷剂中的面积。

值得一提的是，在本申请中不对第一内侧面1023的形状进行具体限定，其可以为图2a至图2f中所示的类矩形，也可以为图2g中所示的圆形，或者为其它可能的规则形状或者非规则形状。在本申请另外一些可能的实施例中，散热加强结构还可以为位于第一内侧面1023的凹槽或者凸起，只要能够起到增大第一内侧面1023浸没在制冷剂内的面积的作用即可。

参照图3，图3为图1中所示的功率模组1的立体图。基座102还可以设置有通流嘴1026，通流嘴1026设置于基座102的第二表面1027。另外，通流嘴1026可凸出于第二表面1027。在本申请一个可能的实施例中，基座102可以为一体成型结构，从而可简化基座102的结构，并使基座102具有较好的密封性。在本申请另外一些可能的实施例中，基座102的通流嘴1026还可以为独立成型的结构，并可通过焊接或者粘接等方式与基座102的第二表面1027连接，从而使通流嘴1026的设置更加灵活。

在本申请中，不对第一表面1021和第二表面1027的位置关系进行限定，示例性的，在图3所示的实施例中，第一表面1021和第二表面1027可相背设置。在本申请另外一些可能的实施例中，第一表面1021和第二表面1027还可以为相邻的两个表面。

参照图4，图4为图3中所示功率模组1的剖视图。由图4可以看出，通流嘴1026与第一腔体1022相连通，则通流嘴1026可作为制冷剂进出第一腔体1022的通道。在本申请中，不对通流嘴1026的数量进行具体限定，示例性的，在图3和图4所示的实施例中，基座102可设置有两个通流嘴1026，该两个通流嘴1026中的一个可用于制冷剂进入第一腔体1022，另一个可用于制冷剂由第一腔体1022流出。在本申请另外一个可能的实施例中，基座102还可以只设置有一个通流嘴1026，该一个通流嘴1026既可用于制冷剂进入第一腔体1022，也可用于制冷剂由第一腔体1022流出。在本申请另外一些可能的实施例中，基座102还可以设置有两个以上的通流嘴1026，例如可为三个、四个或五个等，该两个以上的通流嘴1026中的至少一个可用于制冷剂进入第一腔体1022，则其它的通流嘴1026可用于制冷剂由第一腔体1022流出。

参照图5，图5为本申请实施例提供的一种散热系统的结构示意图。该散热系统除了包括上述的功率模组1外，还可以包括冷凝器2，基座102的第一腔体1022与冷凝器2连通。具体实施时，可使基座102的通流嘴1026与冷凝器2相连接，由于通流嘴1026可凸出于第二表面1027，从而可便于实现通流嘴1026与冷凝器2的连接。另外，通流嘴1026与冷凝器2可以但不限于通过管道连接，该管道可以为软管，以使通流嘴1026与冷凝器2的连接更加便利。在一些可能的应用场景中，例如用于设置散热系统的空间较大时，也可以使通流嘴1026与冷凝器2通过刚性管连接。

采用本申请提供的散热系统，当功率模组1工作时，热量可由功率器件101传导至基座102的第一表面1021，进而传导至基座102的第一腔体1022内的液态的制冷剂。液态的制冷剂受热汽化形成蒸汽，该蒸汽由通流嘴1026进入冷凝器2冷凝为液态后又重新回流至第一腔体1022。可以理解的是，在上述制冷剂相变的过程中，可带走功率器件101产生的大量的热，从而实现对功率器件101的散热。另外，利用制冷剂的相变换热可以有效的降低由功率模组1到空气的热阻，从而可有效的提升功率模组1的散热能力。

由于制冷剂在功率模组1与冷凝器2之间的循环要经历液态到气态，以及气态到液态的转变，为了将气体流通路径与液体流通路径区分开，可以使基座102设置有至少两个通流嘴1026，这样，可以将至少一个通流嘴1026与冷凝器2通过液体流通管道连接，并将至少一个通流嘴1026与冷凝器2通过气体流通管道连接。例如在图5中，用虚线表示用于连接通流嘴1026与冷凝器2的第一液体流通管道3，用实线表示用于连接通流嘴1026与冷凝器2的第一气体流通管道4。这样可使形成蒸汽的制冷剂通过至少一个通流嘴1026进入冷凝器2，并使经冷凝器2冷凝后的液态的制冷剂通过至少一个通流嘴1026回流至第一腔体1022，从而实现制冷剂在功率模组1与冷凝器2之间高效的循环。在本申请一些可能的实施例中，也可以使基座102上只设置有一个通流嘴1026，从而使基座102与冷凝器2通过该一个通流嘴1026连接，从而简化功率模组1的结构。

在本申请中，可以使经冷凝器2冷凝为液态的制冷剂能够重新回流至第一腔体1022。基于此，在对冷凝器2和基座102进行布置时，可以将冷凝器2与功率模组1的基座102沿重力方向排布，例如，在重力方向上，可将冷凝器2设置于基座102的上方。其中，冷凝器2与基座102沿重力方向排布可以是二者沿一条直线排布，也可以是二者沿重力方向交错设置。这样，无需泵或其它动力设备驱动，即可使第一腔体1022内的制冷剂汽化后进入冷凝器2，而使经冷凝器2冷凝为液态的制冷剂在重力的作用下回流至第一腔体1022，从而实现制冷剂在基座102和冷凝器2之间高效的循环。

在本申请各实施例中，将散热系统沿重力方向进行放置时，该重力方向可由应用有该散热系统的设备在正常使用状态下，按照该领域习惯性的方式进行放置时顶部到底部的方向进行定义。例如，该散热系统在用于光伏逆变器时，光伏逆变器在正常使用的状态下，重力方向可理解为光伏逆变器的顶部到底部的方向，则此时散热系统沿光伏逆变器的顶部到底部的方向放置。

在本申请中，当散热系统沿重力方向放置时，可以使基座102的厚度方向垂直于重力方向。另外，还可以使基座102的厚度方向垂直于第一表面1021，则此时第一表面1021与重力方向平行。

另外，基座102和冷凝器2分别可沿任意方向进行设置，其可根据具体的应用场景进行调整，在本申请中均不做具体限定，只要使经冷凝器2冷凝后的液态制冷剂可以回流至第一腔体1022即可。

参照图6，图6为本申请实施例提供的另一种散热系统的结构示意图。该散热系统除了包括上述的功率模组1和冷凝器2外，还可以包括蒸发器5，该蒸发器5具有第二腔体501，第二腔体501内填充有制冷剂。

在图6所示的实施例中，基座102可以通过蒸发器5与冷凝器2相连接。具体实施时，可参照图7，图7为图6中所示功率模组1和蒸发器5连接位置的剖视图。其中，蒸发器5可开设有通孔502，通流嘴1026可与通孔502一一对应的连接，从而使基座102的第一腔体1022与蒸发器5的第二腔体501相连通。可以理解的是，第一腔体1022内的制冷剂与第二腔体501内的制冷剂可以相同，以使第二腔体501内的制冷剂可及时补充至第一腔体1022内，从而可使基座102的用于设置功率器件101的区域始终与制冷剂相接触。在一些可能的实施例中，第一腔体1022与第二腔体501内的制冷剂也可以不同，只要能够通过制冷剂在第一腔体1022、第二腔体501以及冷凝器2之间的循环，实现对功率模组1的散热即可。

在本申请一个可能的实施例中，可以使第二腔体501的容积大于第一腔体1022的容积，从而可使第二腔体501内的制冷剂的容量大于第一腔体1022内的制冷剂的容量，以使第一腔体1022内的制冷剂始终处于完全填充的状态，其有利于提高功率器件101与制冷剂的换热效率，以达到提升功率模组1散热能力的目的。

在本申请中，不对通流嘴1026与蒸发器5的连接方式进行具体限定，示例性的，在图7所示的实施例中，通流嘴1026可直接插设于通孔502。另外，通流嘴1026可以但不限于通过焊接或者粘接等方式固定于蒸发器5。为了保证通流嘴1026与通孔502之间的密封，还可以在二者之间设置密封圈，密封圈的材质可以但不限于为橡胶。在具体设置密封圈时，可以将密封圈套设于通流嘴1026，以在将通流嘴1026插设于通孔502时使密封圈被通孔502的侧壁挤压，从而使密封圈将二者之间的间隙填充，以达到密封的效果。

参照图8a，图8a为图6中所示的散热系统的散热原理示意图。在本申请中，蒸发器5的第二腔体501可与冷凝器2相连通。具体实施时，蒸发器5与冷凝器2可以通过管道连接，例如可通过至少一条第一气体流通管道4和至少一条第一液体流通管道3连接，从而可将气态流通路径与液态流通路径区分开。

在图8a中用带箭头的实线表示气态的制冷剂的流通方向，用带箭头的虚线表示液态的制冷剂的流通方向。采用图8a所示的散热系统，当功率模组1工作时，热量可由功率器件101传导至基座102的第一表面1021，进而传导至基座102的第一腔体1022内的液态的制冷剂。液态的制冷剂受热沸腾形成蒸汽，该蒸汽由通流嘴1026进入蒸发器5的第二腔体501，并经过第一气体流通管道4进入冷凝器2。当蒸汽在冷凝器2中冷凝为液态后可经过第一液体流通管道3重新回流至第二腔体501。可以理解的是，当第一腔体1022内的制冷剂形成蒸汽后，第二腔体501内的制冷剂可以及时的补充至第一腔体1022内，从而实现制冷剂在功率模组1、蒸发器5和冷凝器2之间高效的循环，以利用制冷剂的相变换热来实现对功率模组1的散热，其有利于提升功率模组1的散热能力。

在本申请中，为了使第二腔体501内的制冷剂可及时的补充至第一腔体1022，可以在重力方向上，使第二腔体501内的制冷剂的液面在第一腔体1022内的制冷剂的液面上方。另外，为了使经冷凝器2冷凝为液态的制冷剂能够重新回流至第二腔体501，可以将冷凝器2与蒸发器5沿重力方向排布，例如，在重力方向上，可将冷凝器2位于蒸发器5的上方。其中，冷凝器2与蒸发器5沿重力方向排布可以是二者沿一条直线排布，也可以是二者沿重力方向交错设置。另外，蒸发器5和冷凝器2分别可沿任意方向进行设置，其可根据具体的应用场景进行调整。在本申请中均不做具体限定，只要能够使经冷凝器2冷凝后的液态制冷剂可以回流至第二腔体501即可。例如，在图8a所示的实施例中，冷凝器2与蒸发器5在重力方向上沿一条直线排布，功率模组1位于蒸发器5的平行于重力方向的表面；又如，在图8b所示的实施例中，冷凝器2与蒸发器5在重力方向上沿一条直线排布，功率模组1设置于蒸发器5的背离冷凝器2的一侧表面；又如，在图8c所示的实施例中，冷凝器2与蒸发器5在重力方向上交错排布，且冷凝器2与蒸发器5均倾斜设置，功率模组1设置于蒸发器5的一个倾斜设置的表面。

另外，在本申请中，每个蒸发器5上可设置有多个功率模组1，例如在图6所示的散热系统中，一个蒸发器5上设置有六个功率模组1，且该一个蒸发器5与一个冷凝器2连接，其有利于散热系统的集成化设计。

参照图9，图9为本申请实施例提供的另一种散热系统的结构示意图。与图8a中所示的散热系统不同的是，在图9中，功率模组1的通流嘴1026可通过管道与蒸发器5的通孔502相连接，其中，该管道可以为软管，以使功率模组1与蒸发器5的设置较为灵活。在一些可能的实施例中，通流嘴1026与蒸发器5也可以通过刚性管道连接，以提高功率模组1与蒸发器5连接的可靠性。

在图9所示的散热系统中，可以使基座102设置有至少两个通流嘴1026，这样，可以将至少一个通流嘴1026与蒸发器5通过液体流通管道连接，并将至少一个通流嘴1026与蒸发器5通过气体流通管道连接。例如在图9中，可用虚线表示用于连接通流嘴1026与蒸发器5的第二液体流通管道6，用实线表示用于连接通流嘴1026与蒸发器5的第二气体流通管道7。这样可使形成蒸汽的制冷剂通过至少一个通流嘴1026由第二气体流通管道7进入蒸发器5的第二腔体501，并由第二腔体501经过第一气体流通管道4进入冷凝器2；而经冷凝器2冷凝后的液态的制冷剂可通过第一液体流通管道3回流至第二腔体501，第二腔体501内的制冷剂可通过第二液体流通管道6由至少一个通流嘴1026补充至第一腔体1022，从而实现制冷剂在功率模组1与冷凝器2之间高效的循环。另外，图9中所示的散热系统的其它结构均可参照图8a进行设置，例如，每个蒸发器5可与至少两个功率模组1连接，在此不进行赘述。

参照图10，图10为本申请实施例提供的另一种散热系统的结构示意图。与图9中所示的散热系统不同的是，在图10中，每个功率模组1的第一腔体1022可与至少两个蒸发器5的各自的第二腔体501连通，每个第二腔体501中均填充有制冷剂。另外，与第一腔体1022连接的至少两个蒸发器5中，至少一个蒸发器5与冷凝器2通过第一液体流通管道3，至少一个蒸发器5与冷凝器2通过第一气体流通管道4连接。这样，制冷剂可在功率模组1、至少一个通过第一液体流通管道3与冷凝器2连接的蒸发器5、至少一个通过第一气体流通管道4与冷凝器2连接的蒸发器5，以及冷凝器2之间循环。具体的，第一腔体1022内的液态的制冷剂蒸发为气态后，可经过至少一个通过第一气体流通管道4与冷凝器2连接的蒸发器5的第二腔体501后进入冷凝器2；而经冷凝器2冷凝为液态的制冷剂，可回流到至少一个通过第一液体流通管道3与冷凝器2连接的蒸发器5的第二腔体501中，各个第二腔体501内的制冷剂均可实现对第一腔体1022内制冷剂的补充。

每个功率模组1可设置有至少两个通流嘴1026，这样，可以使每个通流嘴1026与至少一个蒸发器5连接。示例性的，在图10所示的散热系统中，当通流嘴1026与蒸发器5的数量相同时，可以使通流嘴1026与蒸发器5一一对应的连接。在该实施例中，通过将每个功率模组1与至少两个的蒸发器5连接，可以使功率模组1的基座102的第一腔体1022内的制冷剂得到及时的补充，其有利于提高功率模组1的散热效率。

可继续参照图10，在本申请中，不对与每个功率模组1相连接的至少两个的蒸发器5的布置方式进行限定，其例如可沿重力方向依次排布，或者可根据散热系统的应用场景具体进行设置。另外，图10中所示的散热系统的其它结构均可参照图9进行设置，例如，每个蒸发器5可与至少两个功率模组1连接，在此不进行赘述。

另外，当每个功率模组1的第一腔体1022与至少两个蒸发器5的各自的第二腔体501连通，且每个功率模组1设置有至少两个的通流嘴1026时，还可以使一个通流嘴1026与两个或两个以上的蒸发器5连接。示例性的，可参照图11，图11为本申请实施例提供的另一种散热系统的结构示意图。在图11中，对一个通流嘴1026与两个蒸发器5相连接的连接方式进行了展示，此时，该一个通流嘴1026与两个蒸发器5可通过第二气体管道7连接，且该两个蒸发器5分别通过一条第一气体管道4与冷凝器2连接。或者，该一个通流嘴1026与两个蒸发器5可通过第二液体管道6连接，且该两个蒸发器5分别通过一条第一液体管道3与冷凝器2连接。又或者，该一个通流嘴1026与两个蒸发器5中的一个通过第二液体管道6连接，该一个蒸发器5可通过一条第一液体管道3与冷凝器2连接；另外，该一个通流嘴1026与两个蒸发器5中的另一个通过第二气体管道7连接，且该另一个蒸发器5通过一条第一气体管道4与冷凝器2连接。

另外，可继续参照图11，在图11所示的散热系统中，还可以使两个通流嘴1026与一个蒸发器5连接。该两个通流嘴1026中的一个通过第二液体流通管道6与冷凝器2连接，另一个通过第二气体流通管道7与冷凝器2连接。另外，该一个蒸发器5可通过至少一条第一液体流通管道3和至少一条第一气体流通管道4与冷凝器2连接。

综上可以看出，在图11所示的散热系统中，至少包括由功率模组1、至少一个通过第一液体流通管道3与冷凝器2连接的蒸发器5、至少一个通过第一气体流通管道4与冷凝器2连接的蒸发器5，以及冷凝器2形成的制冷剂的循环路径；以及由功率模组1、至少一个通过至少一条液体流通管道3和至少一条气体流通管道4与冷凝器2连接的蒸发器5，以及冷凝器2形成的制冷剂的循环路径。基于此，通过对功率模组1、蒸发器5以及冷凝器2之间的连接方式进行调整，还可以使散热系统包括其它可能的制冷剂的循环路径，在此不进行赘述，但其均应理解为落在本申请的保护范围之内。

本申请提供的散热系统可应用于各种可能的功率设备，本申请对功率设备的具体类型不做限制，例如可以为光伏逆变器等光伏发电设备。参照图12，图12为本申请实施例提供的一种可能的功率设备的结构示意图。该功率设备除了包括散热系统外，还可以包括机箱8。其中，蒸发器5可位于机箱8内或机箱8外，冷凝器2位于机箱8外。该电子设备的散热能力较强，从而可提升电子设备的产品性能，以提升电子设备的产品竞争力。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种散热系统，其特征在于，包括功率模组和冷凝器，其中：

所述功率模组包括基座和功率器件，所述基座具有第一腔体，所述第一腔体内填充有制冷剂；所述功率器件设置于所述基座的第一表面；

所述冷凝器与所述第一腔体连通，所述功率器件产生的热量经所述第一表面传递至所述第一腔体，所述第一腔体内的所述制冷剂受热汽化后进入所述冷凝器，且经所述冷凝器被冷凝为液态后回流至所述第一腔体。

2.如权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述第一腔体内的所述制冷剂在所述冷凝器内被冷凝为液态后通过重力作用回流到所述第一腔体。

3.如权利要求1或2所述的散热系统，其特征在于，所述散热系统沿重力方向放置时，所述冷凝器位于所述基座的上方。

4.如权利要求1～3任一项所述的散热系统，其特征在于，所述基座设置有通流嘴，所述通流嘴与所述第一腔体连通；所述冷凝器与所述第一腔体通过所述通流嘴连通。

5.如权利要求4所述的散热系统，其特征在于，所述基座设置有至少两个所述通流嘴，至少一个所述通流嘴与所述冷凝器通过第一液体流通管道连接，至少一个所述通流嘴与所述冷凝器通过第一气体流通管道连接。

6.如权利要求4所述的散热系统，其特征在于，所述散热系统还包括蒸发器，所述蒸发器具有第二腔体，所述第二腔体内填充有制冷剂；所述第二腔体与所述第一腔体通过所述通流嘴连通，且所述第二腔体与所述冷凝器连通。

7.如权利要求6所述的散热系统，其特征在于，所述第二腔体内的所述制冷剂在所述冷凝器内被冷凝为液态后通过重力作用回流到所述第二腔体。

8.如权利要求6或7所述的散热系统，其特征在于，所述散热系统沿重力方向放置时，所述冷凝器位于所述蒸发器的上方。

9.如权利要求6～8任一项所述的散热系统，其特征在于，所述蒸发器开设有通孔，所述通流嘴与所述通孔一一对应连接。

10.如权利要求9所述的散热系统，其特征在于，所述通流嘴插设于对应的所述通孔，且所述通流嘴固定于所述蒸发器。

11.如权利要求10所述的散热系统，其特征在于，所述通流嘴与所述通孔之间设置有密封圈，所述密封圈套设于所述通流嘴，且所述通孔的侧壁挤压所述密封圈。

12.如权利要求9所述的散热系统，其特征在于，所述基座设置有至少两个所述通流嘴，至少一个所述通流嘴与对应的所述通孔通过第二液体流通管道连接，至少一个所述通流嘴与对应的所述通孔通过第二气体流通管道连接。

13.如权利要求6～12任一项所述的散热系统，其特征在于，所述蒸发器与所述冷凝器通过至少一条第一液体流通管道和至少一条第一气体流通管道连接。

14.如权利要求6～12任一项所述的散热系统，其特征在于，每个所述第一腔体与至少两个所述蒸发器的各自的所述第二腔体连通；

至少一个所述蒸发器与所述冷凝器通过第一液体流通管道连接，至少一个所述蒸发器与所述冷凝器通过第一气体流通管道连接。

15.如权利要求14所述的散热系统，其特征在于，至少一个所述蒸发器与所述冷凝器通过至少一条第一液体流通管道和至少一条第一气体流通管道连接。

16.如权利要求14或15所述的散热系统，其特征在于，每个所述功率模组的所述基座设置有至少两个所述通流嘴，每个所述通流嘴与至少一个所述蒸发器连接。

17.如权利要求4～16任一项所述的散热系统，其特征在于，所述通流嘴设置于所述基座的第二表面，所述第一表面和第二表面相背设置。

18.如权利要求1～17任一项所述的散热系统，其特征在于，所述基座具有第一内侧面，所述第一内侧面和所述第一表面相背设置，且至少部分所述第一内侧面浸没在所述制冷剂内。

19.如权利要求18所述的散热系统，其特征在于，所述第一内侧面设置有散热强化结构，所述散热强化结构设置于所述第一内侧面的散热加强区域，用于增大所述第一内侧面浸没在所述制冷剂内的面积；沿所述第一表面到所述第一内侧面的方向，所述功率器件在所述第一内侧面的至少部分投影位于所述散热加强区域内。

20.如权利要求19所述的散热系统，其特征在于，所述散热强化结构为位于所述第一内侧面的凹槽或凸起，或者，所述散热强化结构为设置在所述第一内侧面的翅片或毛细结构。

21.一种功率设备，其特征在于，包括机箱和如权利要求1～20任一项所述的散热系统，所述蒸发器位于所述机箱内或所述机箱外，所述冷凝器位于所述机箱外。

Images