CN1272991C - 印刷电路板元件的散热片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用来冷却元件的散热片。该元件可以是电路板上几个元件中的一个。该散热片包括管体和多个内翘片。该管体有内表面和外表面。外表面的至少一部分是基本上平坦的。从内表面延伸的多个内翘片基本上围绕管体的中心线对称。管体的基本上平坦的部分接触元件并从元件上将热量移走。该散热片还可包括多个从管体外表面延伸的外部翘片。

Description

印刷电路板元件的散热片
技术领域
本发明通常涉及散热片，更具体来说，涉及连接到电路板上用于冷却在电路板上的元件的散热片。
背景技术
传统的玻璃陶瓷炉灶面有几个安装在玻璃陶瓷烹饪板下方的电子加热装置。炉灶面还有用于控制该电子加热装置的电路板。该电路板通常被配置在玻璃陶瓷烹饪板的下方。在电路板上的很多元件，特别是半导体元件，不耐高温，并且必须保持在最大温度下来适当操作。通常用于炉灶面的半导体元件是三端双向可控硅开关元件和/或硅控调整器(SCR)。三端双向可控硅开关元件和SCR是半导体装置，其功能是控制电开关。
为了冷却电路板上的敏感元件如三端双向可控硅开关元件和SCR，传统的炉灶面典型地是有带风扇的外壳装置。电路板是保留在外壳装置内的。风扇被安装在外壳装置的开口处，用来使空气循环，并且是用来冷却在电路板上的元件的。尽管风扇会始终冷却电路板和其元件，但还是不断需要更有效和直接的冷却装置。例如，不同类型和尺寸的三端双向可控硅开关元件。传统炉灶面用有相对高的最大温度的三端双向可控硅开关元件。有高的最大温度的三端双向可控硅开关元件是非常昂贵的。三端双向可控硅开关元件是电路板上最昂贵的元件之一。因此，较好的冷却装置应该使用较低费用的三端双向可控硅开关元件从而降低电路板的整体费用。
而且，当用户需要更换用坏的电路板时，依靠单独安装到外壳装置上的风扇会给用户带来局限性。根据电路板的尺寸和类型选择冷却风扇的尺寸和类型。如果替换的电路板有附加的或不同类型的元件，外壳装置上的风扇可能不适合于替换的电路板。这样，还需要有能连接到电路板上的冷却装置。
发明内容
本发明的目的是克服或至少降低前面所述的一个或多个问题的影响。
为了实现上述目的，本发明提供一种用来冷却元件的散热片，该散热片包括：由热传导材料单独挤压形成的管体，其具有内表面和外表面，至少外表面的一部分是基本上平坦的；和从该管体的内表面延伸的多个内翘片，所述多个内翘片通常围绕该管体的中心线对称；其中，所述多个内翘片具有变化的长度；所述管体的基本上平坦的部分接触元件并从元件上将热量移走；并且，所述散热片具有安装脊，用来安装夹子以将元件基本垂直地保持靠在管体的基本平坦的部分上。
该散热片可以有两个敞开端，风扇连接到其中一个敞开端。多个内翘片可以有变化的长度，以增加从散热片的内表面延伸的翘片的数量。散热片还可包括多个从散热片的外表面延伸的外部翘片。该散热片由热传导材料如铝制成。
本发明还提供一种用来冷却电路板上的元件的散热片组件，该散热片组件包括：由热传导材料单独挤压形成的管体，其具有内表面、外表面和两个敞开端，至少该外表面的一部分是基本上平坦的；所述内表面上具有多个从管体的内表面延伸的内翘片，所述多个内翘片基本上围绕管体的中心线对称；以及一风扇连接到管体的两个敞开端的一个上，迫使周围空气穿过管体；其中，所述多个内翘片具有变化的长度；所述管体的基本上平坦的部分接触元件并从元件上将热量移走；并且，所述散热片具有安装脊，用来安装夹子以将元件基本垂直地保持靠在管体的基本平坦的部分上。
本发明另外还提供一种炉灶面，包括：烹饪板；多个安装在烹饪板下方的加热装置；安装在烹饪板下方的控制器外壳；用来控制加热装置的电路板，该电路板有多个元件，电路板被安装在控制器外壳内；一种用来冷却电路板上的多个元件的散热片组件，该散热片组件被连接到电路板上，该散热片安装到控制器外壳的内部，散热片装配具有由热传导材料单独挤压形成的管体，其具有内表面、外表面和两个敞开端，内表面有多个从管体的内表面延伸的内翘片；以及一风扇，连接到管体的两个敞开端的一个上，迫使周围空气穿过管体；其中，所述多个内翘片具有变化的长度；所述管体的外表面接触多个元件并从元件上将热量移走；并且，所述散热片具有安装脊，用来安装夹子以将元件基本垂直地保持靠在管体的基本平坦的部分上。
本发明上述概述并不打算代表每个实施例，或本发明的每个方面。这是附图和其后的详细描述的目的。
附图说明
通过在下文结合附图所进行的详细描述，本发明的其他目的和优点将更加清楚。
图1是炉灶面的顶视图，其有多个加热装置、电路板，和本发明的用于冷却电路板上的元件的散热片；
图2是连接到电路板上的本发明的散热片的一个实施例的透视图；
图3是图2中该散热片的端视图。
图4是图2中该散热片的侧视图。
图5是图2中的散热片和电路板的另一透视图。
图6是图2中的散热片和电路板的顶视图。
虽然本发明易有各种改进和替换的形式，其某些具体实施例已经通过附图内的示例的方式显示并将详细描述。但是，应该明白的是，本发明不限于具体描述的发明形式。相反，本发明覆盖所有由附后的权利要求书所界定的落入本发明的精神实质和范围内的改进、等同情况和替换。
具体实施方式
参照附图现在描述所示的实施例。回到附图，图1显示一炉灶面10，其配有玻璃陶瓷板12、多个加热装置14、控制器外壳16、一电路板18和散热片组件20。加热装置14产生热量来烹煮放在玻璃陶瓷板12顶上的平底锅或其它器具(未示出)。该加热装置14安装在该玻璃陶瓷板12的下方，并且由电路板18来控制。该电路板18和散热片组件20被保留在控制器外壳16内。控制器外壳16的形状可以是正方形的面板，在面板的侧面上有开口或孔，以便让空气在控制器外壳16内循环。与传统炉灶面不同的是，该控制器外壳16不需要一风扇来迫使空气透过加热装置14。
如图2所示，电路板18有多个元件来监控加热装置14的温度，并且来控制供给加热装置14内产生热量的元件的能量。在电路板18上的组件是不同类型的，如保险丝、变阻器、电阻器、电容器和开关等。大部分组件具有可以适当和可靠地操作的最大温度。但是，用于炉灶面的有最大敏感度的类型的元件是用硅生产的元件。普通由硅制成的元件是三端双向可控硅开关元件和SCR。三端双向可控硅开关元件和SCR是半导体装置，其功能是控制电开关。图2示出了具有多个三端双向可控硅开关元件22的电路板18。单个三端双向可控硅开关元件22用于控制每个加热装置14。
如上所述，通过商业购买可以获得不同类型的三端双向可控硅开关元件。三端双向可控硅开关元件的价格取决于装置对热量的敏感度，也就是它的最大操作温度。有较高的最大操作温度的三端双向可控硅开关元件比有较低的最大操作温度的三端双向可控硅开关元件昂贵。本发明提供一种能直接冷却电路板上的三端双向可控硅开关元件的装置。允许电路板使用具有较低最大操作温度的三端双向可控硅开关元件，因此降低了电路板的整体费用。
图2显示了本发明的散热片组件20的一个实施例。散热片30附着到电路板18上，来分散电路板18上的某些元件的热量。在这个实施例中，散热片30将多个三端双向可控硅开关元件22上的热量转移。散热片30连接到电路板18的一个端部上。三端双向可控硅开关元件22被安装到电路板的一个端部上，散热片30被安装到相同的端部上。最好通过对热传导材料如金属单独挤压形成散热片30。在一个实施例中，散热片30由铝合金6063-T5制成。
如图2和图3所示，散热片30有至少一个普通平坦侧面32和安装脊34。普通平坦侧面32用来接触三端双向可控硅开关元件22并消散热量。安装脊34用作扣件或夹子36的安装表面。扣件和夹子36用来保持三端双向可控硅开关元件22抵靠在散热片30的普通平坦侧面32上。热传导胶带也可用来确保该三端双向可控硅开关元件22抵靠在散热片30的普通平坦侧面32上。
散热片30也可以有支脚37来让散热片30搁置在控制器外壳装置16的底面上。还可用支架38和螺钉39把散热片30安装到控制器外壳装置16的底部。
图4显示了散热片30的端视图。散热片30有具有内翅片42的管体40。内翅片42从管体40的内表面辐射，并通常围绕管体40的中心线对称。
在一个实施例中，内翅片42包括四套翅片42a-42i。每套翅片有变化的长度。每套中心处的翅片的长度比每套边缘处的翅片的长度大。翅片42的变化的尺寸允许大量的翅片从管体40的内表面凸起。例如，在图3所示的实施例中，每套中心翅片(42c，42d，42e，42f，42g)比每套边缘处的翅片(42a，42b，42h和42i)长。具体地说，在一个实施例中，管体40的内径是22英寸，翅片的长度为：
  翅片   长度(英寸)
  42a   0.090
  42b   0.225
  43c   0.450
  42d   0.590
  42e   0.580
  42f   0.590
  42g   0.450
  42h   0.225
  42i   0.090
本发明并不局限于这些尺寸或长度。本领域的一个普通技术人员，当阅读本发明后，应该能够认识到在不脱离本发明的前提下，可以使用其它尺寸和长度。重要的是，多个翅片从管体的内表面凸起，因此存在大量的表面面积进行对流冷却，在下文将详细描述。
如图5所示，风扇44被连接到散热片30的一个端部。风扇44也可通过螺钉46被连接到散热片30上。螺钉46插入到散热片30主体上的螺钉孔47内。风扇44被电驱动，并且通过一对金属线48被连接到电源上。风扇44迫使周围空气流过散热片30。空气被迫充满覆盖在管体40的内表面上并且也覆盖在内部翅片42上。高的翅片表面面积通过主动对流能非常有效地从散热片30移走热量。
为了提供额外对流冷却，散热片30也可有外部翅片52，其从管体的外部表面的至少一部分上向外延伸。如上所述，控制器外壳16不需要风扇来迫使周围空气在外壳16内循环。外部翅片52就提供了额外元件，用于通过对流分散热量。
已经描述过，散热片被用来冷却电路板上的敏感元件如三端双向可控硅开关元件和SCR。本发明中设置的翅片的设计就能非常有效的转移热量，并且允许具有较低最大操作温度的元件在系统中被使用。元件的最大操作温度通常是决定元件价格的一个重要因素。本发明的散热片允许在电路板上使用便宜的元件。
根据上述内容，可以看到，本发明的几个目的都实现了，并且也获得了其它的优点。
各种变化都在上述结构中而不会脱离本发明的范围。要指出的是，所有情况包含在上述的描述或是附图中，都是示例性说明而不限制本发明。

Claims (14)

1、一种用来冷却元件的散热片，该散热片包括：
由热传导材料单独挤压形成的管体，其具有内表面和外表面，至少外表面的一部分是基本上平坦的；和
从该管体的内表面延伸的多个内翘片，所述多个内翘片通常围绕该管体的中心线对称；
其中，所述多个内翘片具有变化的长度；
所述管体的基本上平坦的部分接触元件并从元件上将热量移走；并且，
所述散热片具有安装脊，用来安装夹子以将元件基本垂直地保持靠在管体的基本平坦的部分上。
2、如权利要求1所述的散热片，其特征在于，散热片有两个敞开端，一风扇被连接到两个敞开端的一个上。
3、如权利要求1所述的散热片，其特征在于，该散热片还包括多个从该散热片的外表面延伸的外部翘片。
4、如权利要求1所述的散热片，其特征在于，该散热片是由铝制成的。
5、如权利要求1所述的散热片，其特征在于，被冷却的该元件是三端双向可控硅开关元件。
6、一种用来冷却电路板上的元件的散热片组件，该散热片组件包括：
由热传导材料单独挤压形成的管体，其具有内表面、外表面和两个敞开端，至少该外表面的一部分是基本上平坦的；
所述内表面上具有多个从管体的内表面延伸的内翘片，所述多个内翘片基本上围绕管体的中心线对称；以及
一风扇连接到管体的两个敞开端的一个上，迫使周围空气穿过管体；
其中，所述多个内翘片具有变化的长度；
所述管体的基本上平坦的部分接触元件并从元件上将热量移走；并且，
所述散热片具有安装脊，用来安装夹子以将元件基本垂直地保持靠在管体的基本平坦的部分上。
7、如权利要求6所述的散热片装配，其特征在于，管体还包括多个从散热片的外表面延伸的外部翘片。
8、如权利要求6所述的散热片装配，其特征在于，该管体是由铝制成的。
9、如权利要求6所述的散热片装配，其特征在于，被冷却的元件是三端双向可控硅开关元件。
10、一种炉灶面，包括：
烹饪板；
多个安装在烹饪板下方的加热装置；
安装在烹饪板下方的控制器外壳；
用来控制加热装置的电路板，该电路板有多个元件，电路板被安装在控制器外壳内；
一种用来冷却电路板上的多个元件的散热片组件，该散热片组件被连接到电路板上，该散热片安装到控制器外壳的内部，散热片装配具有由热传导材料单独挤压形成的管体，其具有内表面、外表面和两个敞开端，内表面有多个从管体的内表面延伸的内翘片；以及一风扇，连接到管体的两个敞开端的一个上，迫使周围空气穿过管体；
其中，所述多个内翘片具有变化的长度；
所述管体的外表面接触多个元件并从元件上将热量移走；并且，
所述散热片具有安装脊，用来安装夹子以将元件基本垂直地保持靠在管体的基本平坦的部分上。
11、如权利要求10所述的炉灶面，其特征在于，多个内翘片通常围绕管体的中心线对称。
12、如权利要求10所述的炉灶面，其特征在于，管体还包括多个从散热片的外表面延伸的外部翘片。
13、如权利要求10所述的炉灶面，其特征在于，该管体是由铝制成的。
14、如权利要求10所述的炉灶面，其特征在于，多个元件中至少一个是三端双向可控硅开关元件。
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