CN217641303U - 液冷散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液冷散热系统。该液冷散热系统包括：冷头，被配置为对发热芯片进行冷却降温，冷头内部具有液体通道；泵组件，与冷头连接，并提供液体流动动力；冷排，冷排、冷头和泵组件通过液冷管连接，形成液体流动循环；风扇组件，被配置为对冷排进行散热；温度监测单元，被配置为监测冷头的进口端液体温度；以及控制单元，被配置为与温度监测单元、风扇组件和泵组件通讯连接，控制单元能够根据温度监测单元监测到的液体温度对风扇组件和/或泵组件进行调节。本实用新型的技术方案的液冷散热系统能够根据芯片运算产生的实时热耗而自动调节散热系统，降低整个散热系统的无效功耗。

Description

液冷散热系统

技术领域

本实用新型涉及液体冷却技术领域，具体而言，涉及一种液冷散热系统。

背景技术

随着科技的发展，电路板的集成度越来越高，芯片的计算能力也进一步提高，但高计算能力的芯片也带来了高热功耗问题。众所周知，芯片在高速运算过程中会产生热量，当这部分热量接近或超过芯片的最大承受温度(Tj max)时，若不及时散发出去，可能损坏芯片，甚至带来安全隐患。现有散热技术，大致可分为自热散热、风冷散热、液冷散热三种类型。而液冷散热是三种散热技术中散热效率最高的。

现有液冷散热技术方案，主要包含水冷头、冷管、水泵、冷排、风扇组件等部件。由这些部件装配成一个循环液冷散热系统，再往这个散热系统内部注入液态工质，就可以实现液冷散热。通常认为，芯片运算可以工作在额定频率和超频两种状态下，超频运算时会产生更高的热耗。现有的液冷散热系统主要优点是散热效率高，但缺点是不能根据芯片运算产生的实时热耗而自动调节散热系统，从而增加整个散热系统的无效功耗。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种液冷散热系统，能够根据芯片运算产生的实时热耗而自动调节散热系统，降低整个散热系统的无效功耗。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一方面，提供了一种液冷散热系统，包括：冷头，被配置为对发热芯片进行冷却降温，冷头内部具有液体通道；泵组件，与冷头连接，并提供液体流动动力；冷排，冷排、冷头和泵组件通过液冷管连接，形成液体流动循环；风扇组件，被配置为对冷排进行散热；温度监测单元，被配置为监测冷头的进口端液体温度；以及控制单元，被配置为与温度监测单元、风扇组件和泵组件通讯连接，控制单元能够根据温度监测单元监测到的液体温度对风扇组件和/或泵组件进行调节。

进一步地，液体通道包括多个弯折段，多个弯折段依次连接，形成单通道结构。

进一步地，冷头包括底板和上盖板，上盖板盖设在底板上，液体通道包括对应设置的第一通道半体和第二通道半体，第一通道半体设置在底板上，第二通道半体设置在上盖板上，上盖板上设置有进水孔和出水孔，进水孔与液体通道的进水流道对齐，出水孔与液体通道的出水流道对齐。

进一步地，冷头内置有第一散热鳍片，液体通道经过第一散热鳍片。

进一步地，第一散热鳍片包括突出于底板的上表面的突出部，上盖板对应第一散热鳍片设置有凹槽，突出部位于凹槽内。

进一步地，液体通道还包括设置在底板的中间区域的安装槽，第一散热鳍片安装在安装槽内，进水流道和出水流道位于安装槽的两个相对侧，并且通过安装槽连通形成液体通道。

进一步地，冷排包括第二散热鳍片和散热管，散热管穿设在第二散热鳍片内，散热管的进口和出口设置在冷排的同一端，风扇组件安装在冷排上，风扇组件的叶片对应第二散热鳍片设置。

进一步地，散热管呈U形安装在第二散热鳍片上，散热管的进口与冷头连通，散热管的出口与泵组件连通。

进一步地，泵组件包括外壳、位于外壳内的叶轮和电机，泵组件设置在冷头的进口端，温度监测单元设置在外壳内。

进一步地，控制单元内置有存储器，存储器内存储有温度阈值。

应用本实用新型的技术方案，通过设置泵组件、风扇组件、温度监测单元、控制单元等，其中，泵组件与冷头连接并为液体提供动力，当芯片开始工作后，产生的热量首先传递给冷头，冷头再将热量传递给液体流道内的水，此时泵组件开始工作，为液体流道内的水提供动力，使水在液体流道内开始流动，流动的水能够将热量带至冷排处，集中于冷排处的热量可通过风扇组件进行散热，最后，风扇组件通过对流作用将热量传递到空气中，实现对芯片的散热；温度监测单元能够监测冷头进口端的液体温度，控制单元可根据温度监测单元获取到的冷头进口端的温度信息，对风扇组件或泵组件进行自动调节，降低整个液冷散热系统的无效功耗，节约能源，增加系统的可靠性，同时还能够延长泵组件和风扇组件的寿命。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的实施例的液冷散热系统的整体结构示意图；

图2示出了本实用新型的实施例的液冷散热系统的部分结构示意图；

图3示出了本实用新型的实施例的液冷散热系统的冷头的内部结构示意图；以及

图4示出了本实用新型的实施例的液冷散热系统的另一视角的冷头的内部结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、冷头；11、底板；12、上盖板；13、进水孔；14、出水孔；15、第一散热鳍片；16、凹槽；17、安装槽；18、进水流道；19、出水流道；20、液体通道；30、泵组件；40、冷排；41、第二散热鳍片；42、散热管；50、风扇组件；60、芯片；70、控制单元；80、液冷管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

结合参见图1至图4所示，本实用新型提供了一种液冷散热系统，包括：冷头10，被配置为对发热芯片60进行冷却降温，冷头10内部具有液体通道20；泵组件30，与冷头10连接，并提供液体流动动力；冷排40，冷排40、冷头10和泵组件30通过液冷管80连接，形成液体流动循环；风扇组件50，被配置为对冷排40进行散热；温度监测单元，被配置为监测冷头10的进口端液体温度；以及控制单元70，被配置为与温度监测单元、风扇组件50和泵组件30通讯连接，控制单元70能够根据温度监测单元监测到的液体温度对风扇组件50和/或泵组件30进行调节。

在本实施例中，冷头10内部具有液体通道20，泵组件30与冷头10连接并为液体提供动力，当芯片60开始工作后，产生的热量首先传递给冷头10，冷头10再将热量传递给液体流道内的水，此时泵组件30开始工作，为液体流道内的水提供动力，使水在液体流道内开始流动，流动的水能够将热量带至冷排40处，集中于冷排40处的热量可通过风扇组件50进行散热，最后，风扇组件50通过对流作用将热量传递到空气中，实现对芯片60的散热。由于温度监测单元能够监测冷头10进口端的液体温度，这样，控制单元70可根据温度监测单元获取到的冷头10进口端的温度信息，对风扇组件50或泵组件30进行调节，当冷头10进口端的温度很高时，说明此时芯片60温度过高，为了尽快将芯片60的温度降下来，温度监测单元将获取到的温度信息传递至控制单元70，此时，控制单元70对风扇组件50和泵组件30的工作状态进行调节，使其高速运转，而当冷头10进口端的温度较低时，说明此时芯片60温度不高，散发的热量较少，此时，温度监测单元将获取到的温度信息传递至控制单元70，控制单元70对风扇组件50和泵组件30的工作状态进行调节，使其以中速或低速运转即可满足散热需求，在温度监测和控制单元70的共同配合下，能够实现根据芯片60运算产生的实时热耗自动调节散热系统，降低整个散热系统的无效功耗，节约能源增加系统的可靠性，同时还能够延长泵组件30和风扇组件50的寿命。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，当芯片60在额定频率状态工作时，假设此时芯片60发热产生的温度为Tj(Tj＜Tjmax)，此时温度监测单元测得泵组件30内的液体温度为T1，控制单元70设定的温度阀值为T0。温度监测单元将液体温度T1信号传递给控制单元70，控制单元70经过计算后得到T1＜T0，然后控制单元70同时输出信号给泵组件30内的电机和风扇组件50，使泵组件30内的叶轮转速稳定在一个低速状态，使风扇组件50也稳定在一个低速状态，此时，泵和风扇都处于低功耗状态，因此，整个液冷散热系统功耗较低。而当芯片60在超频状态工作时，假设此时芯片60发热产生的温度为Tj(Tj≥Tjmax)，此时温度监测单元测得泵组件30内的液体温度为T2，控制单元70设定的温度阀值为T0，温度监测单元将液体温度T2信号传递给控制单元70，控制单元70经过计算后得到T2≥T0，然后控制单元70输出一个信号给泵组件30内的电机，使泵组件30内的叶轮转速稳定在一个高速状态，同时控制单元70也输出一个信号给到风扇组件50，使风扇组件50也稳定在一个高速状态，此时，泵和风扇都处在高功耗状态，整个液冷散热系统的功耗较高。由上述可知，不管芯片60在额定频率状态还是在超频状态进行工作，泵组件30及风扇组件50都能根据芯片60产生的热量，及时调整运行状态使整个系统既能够满足芯片60的散热要求，还能够降低液冷散热系统的无效功率，延长泵组件30及风扇组件50的寿命，增加系统的可靠性。

结合参见图1和图3所示，在本实用新型的一个实施例中，液体通道20包括多个弯折段，多个弯折段依次连接，形成单通道结构；冷头10内置有第一散热鳍片15，液体通道20经过第一散热鳍片15。

在本实施例中，液体通道20包括多个弯折段，多个弯折段依次连接形成单通道结构，多个弯折段能够增大液体通道20与第一散热鳍片15的接触面积，即增大液体流道内的液体与第一散热鳍片15的接触面积，这样，液体流道内的液体能够快速地将第一散热鳍片15的热量带走，由于第一散热鳍片15的热量是由芯片60传递过来的，因此，能够加快芯片60的散热速度，使芯片60的温度不会过高，保证其性能的稳定性。

结合参见图1至图4所示，在本实用新型的一个实施例中，冷头10包括底板11和上盖板12，上盖板12盖设在底板11上，液体通道20包括对应设置的第一通道半体和第二通道半体，第一通道半体设置在底板11上，第二通道半体设置在上盖板12上，上盖板12上设置有进水孔13和出水孔14，进水孔13与液体通道20的进水流道18对齐，出水孔14与液体通道20的出水流道19对齐。

在本实施例中，上盖板12上设置有进水孔13和出水孔14，进水孔13与液体通道20的进水流道18对齐，出水孔14与液体通道20的出水流道19对齐，水从进水孔13进入后流入进水流道18，再从进水流道18流向出水流道19，并从出水口流出，这样，通过上述水流的移动路径，能够将芯片60产生的热量带走，保证芯片60的性能的稳定性。

如图3和图4所示，在本实用新型的一个实施例中，第一散热鳍片15包括突出于底板11的上表面的突出部，上盖板12对应第一散热鳍片15设置有凹槽16，突出部位于凹槽16内。

在本实施例中，上盖板12上设置有凹槽16，为突出部提供安装空间，使装置的结构更加紧凑，且上盖板12上设置有第二通道半体，凹槽16的设置能够保证上盖板12上的第二通道半体能够与底板11上的第一通道半体配合形成密封完整的进水流道18和出水流道19。

如图3和图4所示，在本实用新型的一个实施例中，液体通道20还包括设置在底板11的中间区域的安装槽17，第一散热鳍片15安装在安装槽17内，进水流道18和出水流道19位于安装槽17的两个相对侧，并且通过安装槽17连通形成液体通道20。

在本实施例中，安装槽17设置在底板11中间区域，进水流道18和出水流道19位于安装槽17的两个相对侧，这样能够保证水能够从第一散热鳍片15的一端流入，从第一散热鳍片15的另一端流出，延长水流的流动路径，从而提高散热效率。

结合参见图1至图3所示，在本实用新型的一个实施例中，冷排40包括第二散热鳍片41和散热管42，散热管42穿设在第二散热鳍片41内，散热管42的进口和出口设置在冷排40的同一端，风扇组件50安装在冷排40上，风扇组件50的叶片对应第二散热鳍片41设置。

在本实施例中，散热管42穿设在第二散热鳍片41内，这样能够增大散热管42与第二散热鳍片41的接触面积，使散热管42内液体携带的热量通过散热管42快速传递至第二散热鳍片41上，同时风扇组件50的叶片与第二散热鳍片41对应设置，在风扇组件50的作用下，通过对流作用能够将热量传递到空气。

结合参见图1和图2所示，在本实用新型的一个实施例中，散热管42呈U形安装在第二散热鳍片41上，散热管42的进口与冷头10连通，散热管42的出口与泵组件30连通。

在本实施例中，散热管42呈U形安装在第二散热鳍片41上，这样能够延长液体在散热管42内的流动路径，增大散热管42与第二散热鳍片41的接触面积，从冷头10流出的液体进入散热管42，液体带走的热量传递至散热管42，再由散热管42传递至第二散热鳍片41，风扇组件50能够对第二散热鳍片41进行吹风，通过对流作用将热量传递到空气，而降温后的液体可通过泵组件30重新回流到冷头10内，这样能够实现液体的循环，从而降低成本。

在本实用新型的一个实施例中，泵组件30包括外壳、位于外壳内的叶轮和电机，泵组件30设置在冷头10的进口端，温度监测单元设置在外壳内。

在本实施例中，泵组件30设置在冷头10的进口端，为冷头10内的液体提供动力，使其在液体通道20内流动，且温度监测单元设置在泵组件30的内部，温度监测单元能够获取冷头10进口端的液体温度，并将获取的温度信息传递至控制单元70，控制单元70根据温度信息进行计算并发出相应的控制信号，以对叶轮和电机进行控制调节，进而保证液冷散热系统在满足散热要求的同时，减少不必要的能耗。

在本实用新型的一个实施例中，控制单元70内置有存储器，存储器内存储有温度阈值。

在本实施例中，控制单元70内设置有存储器，用于存储温度阈值，方便控制单元70根据温度监测单元传递的温度值进行分析比较，以便控制单元70根据计算结果发出相应的控制信号，对泵组件30和风扇组件50的工作状态进行相应的调整。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型的上述的实施例实现了如下技术效果：通过设置泵组件、风扇组件、温度监测单元、控制单元等，其中，泵组件与冷头连接并为液体提供动力，当芯片开始工作后，产生的热量首先传递给冷头，冷头再将热量传递给液体流道内的水，此时泵组件开始工作，为液体流道内的水提供动力，使水在液体流道内开始流动，流动的水能够将热量带至冷排处，集中于冷排处的热量可通过风扇组件进行散热，最后，风扇组件通过对流作用将热量传递到空气中，实现对芯片的散热。且温度监测单元能够监测冷头进口端的液体温度，控制单元可根据温度监测单元获取到的冷头进口端的温度信息，对风扇组件或泵组件进行自动调节，降低整个液冷散热系统的无效功耗，节约能源增加系统的可靠性，同时还能够延长泵组件和风扇组件的寿命。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液冷散热系统，其特征在于，包括：

冷头(10)，被配置为对发热芯片进行冷却降温，所述冷头(10)内部具有液体通道(20)；

泵组件(30)，与所述冷头(10)连接，并提供液体流动动力；

冷排(40)，所述冷排(40)、所述冷头(10)和所述泵组件(30)通过液冷管(80)连接，形成液体流动循环；

风扇组件(50)，被配置为对所述冷排(40)进行散热；

温度监测单元，被配置为监测所述冷头(10)的进口端液体温度；以及

控制单元(70)，被配置为与所述温度监测单元、所述风扇组件(50)和所述泵组件(30)通讯连接，所述控制单元(70)能够根据所述温度监测单元监测到的液体温度对所述风扇组件(50)和/或所述泵组件(30)进行调节。

2.根据权利要求1所述的液冷散热系统，其特征在于，所述液体通道(20)包括多个弯折段，多个所述弯折段依次连接，形成单通道结构。

3.根据权利要求1所述的液冷散热系统，其特征在于，所述冷头(10)包括底板(11)和上盖板(12)，所述上盖板(12)盖设在所述底板(11)上，所述液体通道(20)包括对应设置的第一通道半体和第二通道半体，所述第一通道半体设置在所述底板(11)上，所述第二通道半体设置在所述上盖板(12)上，所述上盖板(12)上设置有进水孔(13)和出水孔(14)，所述进水孔(13)与所述液体通道(20)的进水流道(18)对齐，所述出水孔(14)与所述液体通道(20)的出水流道(19)对齐。

4.根据权利要求3所述的液冷散热系统，其特征在于，所述冷头(10)内置有第一散热鳍片(15)，所述液体通道(20)经过所述第一散热鳍片(15)。

5.根据权利要求4所述的液冷散热系统，其特征在于，所述第一散热鳍片(15)包括突出于所述底板(11)的上表面的突出部，所述上盖板(12)对应所述第一散热鳍片(15)设置有凹槽(16)，所述突出部位于所述凹槽(16)内。

6.根据权利要求4所述的液冷散热系统，其特征在于，所述液体通道(20)还包括设置在所述底板(11)的中间区域的安装槽(17)，所述第一散热鳍片(15)安装在所述安装槽(17)内，所述进水流道(18)和所述出水流道(19)位于所述安装槽(17)的两个相对侧，并且通过所述安装槽(17)连通形成所述液体通道(20)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的液冷散热系统，其特征在于，所述冷排(40)包括第二散热鳍片(41)和散热管(42)，所述散热管(42)穿设在所述第二散热鳍片(41)内，所述散热管(42)的进口和出口设置在所述冷排(40)的同一端，所述风扇组件(50)安装在所述冷排(40)上，所述风扇组件(50)的叶片对应所述第二散热鳍片(41)设置。

8.根据权利要求7所述的液冷散热系统，其特征在于，所述散热管(42)为铜管，所述散热管(42)呈U形安装在所述第二散热鳍片(41)上，所述散热管(42)的进口与所述冷头(10)连通，所述散热管(42)的出口与所述泵组件(30)连通。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的液冷散热系统，其特征在于，所述泵组件(30)包括外壳、位于所述外壳内的叶轮和电机，所述泵组件(30)设置在所述冷头(10)的进口端，所述温度监测单元设置在所述外壳内。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的液冷散热系统，其特征在于，所述控制单元(70)内置有存储器，所述存储器内存储有温度阈值。

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