EP2730153A1 - Anordnung zum kühlen von baugruppen eines automatisierungs- oder steuerungssystems - Google Patents

Anordnung zum kühlen von baugruppen eines automatisierungs- oder steuerungssystems

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EP2730153A1
EP2730153A1 EP12735785.3A EP12735785A EP2730153A1 EP 2730153 A1 EP2730153 A1 EP 2730153A1 EP 12735785 A EP12735785 A EP 12735785A EP 2730153 A1 EP2730153 A1 EP 2730153A1
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EP
European Patent Office
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heat
circuit board
temperature
arrangement according
components
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Withdrawn
Application number
EP12735785.3A
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Stefan Gutermuth
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ABB AG Germany
Original Assignee
ABB AG Germany
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Publication date
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    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
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    • H05K2201/09972—Partitioned, e.g. portions of a PCB dedicated to different functions; Boundary lines therefore; Portions of a PCB being processed separately or differently

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for cooling assemblies of an automation or control system, also referred to as a cooling device, which are used in particular for controlling and / or monitoring of outdoor facilities, such as a wind turbine.
  • the aforementioned automation devices include, for example, central processing units, communication modules or couplers, bus modules and input / output units.
  • Automation systems for controlling a technical process comprise a plurality of assemblies or devices, which usually include a central control unit, also called a central unit, communication modules and input / output units.
  • a central control unit also called a central unit
  • communication modules and input / output units.
  • the assemblies of an automation system are, as described for example in EP 2187279 A1, constructed of printed circuit boards on which various electronic components, such as processors, memory modules and other active and passive electronic components are arranged.
  • the operation of the modules leads through the power loss of arranged thereon current-carrying components to a heating of the module or the components arranged thereon.
  • cooling devices are, for example, fans which in the housing build up a flow of air which circulates or flows through the electrical components and assemblies and thus cause a dissipation of the power loss or heat generated.
  • the invention has for its object an arrangement for cooling of assemblies of, in particular outdoor suitable, automation or control system specify, which takes into account the different waste heat of arranged on a circuit board various types of electronic components and temperature-sensitive components protects against the waste heat of other components so To avoid a failure or destruction of the modules, especially in harsh climatic conditions.
  • the arrangement according to the invention for cooling assemblies should furthermore make it possible to use standard components in the assemblies of an automation or control system operating under extreme climatic conditions and to avoid the use of special cost-intensive, temperature-insensitive components.
  • This object is achieved by an arrangement for cooling assemblies of an automation or control system with the features specified in claim 1 and is particularly suitable for assemblies that are used for control and / or monitoring in outdoor facilities.
  • the modules include, for example, central processing units, communication modules or couplers, bus modules and input / output units, which are constructed from so-called standard components, such as CPU, RAM and flash memory.
  • the arrangement according to the invention for cooling assemblies of an automation or control system is provided for assemblies of a particular outdoor suitable automation or control system.
  • the assemblies are constructed of at least one printed circuit board with electronic components of different temperature sensitivity and waste heat radiation arranged thereon, wherein the printed circuit board has at least one first subarea for temperature-sensitive components and at least one second subarea for temperature-insensitive components which dissipate heat to a considerable degree.
  • the means listed below are provided which keep the heat generated by the power loss of the current-carrying components from the temperature-sensitive components arranged on the printed circuit board in a suitable manner.
  • a first means relates to the formation of spaces between the first portion and the second portion, the spaces each forming a heat insulating trench.
  • the means is formed as between the first and the second portion disposed heat barriers, which form a thermal insulation between the sub-areas.
  • the separation trenches are made on the circuit board, for example, by "cutting" the surface, whereby a heat separation is achieved by the separation of the copper.
  • the first portion is separated by a Querfräsung the printed circuit board material or by a targeted interruption of the conductor tracks from the second region, so as to form a heat-decoupled region on the circuit board.
  • the means of at least one first heat sink whose cooling elements are arranged directly above the temperature-sensitive components, and at least a second heat sink formed over the waste heat-generating temperature-insensitive components is arranged, wherein the heat sink dissipate the waste heat over the respective components in a suitable manner.
  • the cooling surfaces of the heat sinks which are each designed as separate parts, are adapted in accordance with the accumulated waste heat above the respective component in such a way that sufficient dissipation of the waste heat over the respective components is made possible.
  • the first heat sink is preferably a heat sink whose cooling surface is located directly above or in the immediate vicinity of the temperature-sensitive components.
  • the heat sink is preferably made in relation to other materials for heatsinks lightweight and inexpensive aluminum.
  • the assemblies are used in offshore wind farms, it proves to be advantageous to manufacture the heat sink made of copper, since copper has better resistance to salt.
  • the aforementioned measures can also be realized on the second heat sink.
  • the second heat sink which is arranged, for example, over a processor and absorbs its waste heat, has a cooling surface on which elevations, such as cooling fins, are arranged.
  • the heat sink is embodied as a so-called cooling block with depressions or depressions arranged thereon for better dissipation of the heat released by the processor.
  • the first heat sink which extends over the temperature-sensitive components, is spaced from the circuit board LP by at least two, but preferably a plurality of heat-conducting elements or contacts.
  • the heat-conducting contacts are formed from connecting elements and spacers pushed thereon.
  • the second heat sink is connected by means of a suitable adhesive to the circuit board.
  • the combination of the various heat sinks over the areas of the printed circuit board with differently dissipated waste heat, with the heat dissipating contacts which define the heat sinks over the printed circuit board in a defined Keep a distance and thus ensure optimum heat dissipation, a removal of waste heat from the circuit board reaches before it reaches the temperature-sensitive components.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an outdoor-suitable communication module with the cooling device according to the invention, which enables the use of the communication module made of standard components in outdoor systems up to a temperature range of about 70 ° C.
  • the communication module is constructed from a printed circuit board LP, on which the electronic components required for its function, such as a processor 5, memory elements 6, a connector 7 and a power supply 8 are arranged. If the communication module is put into operation, some components emit waste heat to a considerable degree. In particular, the processor 5 develops a not inconsiderable waste heat during its operation, which in particular can destroy the flash memory 6 arranged in the vicinity of the processor 5.
  • an arrangement which realizes different temperature ranges on the printed circuit board LP. This is achieved by subdividing the printed circuit board LP into at least two subregions, wherein components which emit high levels of waste heat (eg processors) are arranged in a first subarea and components which emit only little waste heat (eg flash memory) in a second subarea are arranged.
  • components which emit high levels of waste heat eg processors
  • components which emit only little waste heat eg flash memory
  • the arrangement for dissipating the waste heat arising during operation of the communication module further comprises a first heat sink 1 and a second heat sink 2, preferably designed as a heat sink 1.
  • the cooling plate 1 extends over the temperature-sensitive components 6, 8 and is held by means of at least two, but preferably a plurality of heat-conducting elements or contacts 3, 4 on the circuit board LP.
  • the heat-conducting contacts 3, 4 are preferably formed from screws 4, which are first performed by provided in the circuit board LP openings 9.1. About the screws 4 spacers 3 are pushed. On the screws 4 and the spacers 3 slid thereon, the cooling plate 1 is applied by means provided for further openings 9.2 and secured in a suitable manner.
  • the heat is transferred via the contacts made of heat-conducting metallic material, in particular via metallic spacers from the printed circuit board LP directly to the first heat sink 1.
  • the second heat sink 2 has a cooling surface with elevations 2.1 arranged thereon, for example cooling ribs, whereby the cooling area of the second heat sink 2 is increased.
  • the cooling body 2 is embodied as a so-called cooling block with depressions or depressions arranged thereon for better dissipation of the heat emitted by the processor 5.
  • the waste heat from the circuit board LP is dissipated before it reaches the temperature-sensitive components 6, 8 and so from the processor. 5 emitted heat over the temperature-sensitive devices 6, 8 kept away in a suitable manner.
  • the printed circuit board areas equipped with the waste heat-generating components can be thermally decoupled from the circuit board areas equipped with the heat-sensitive components.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Kühlen von Baugruppen eines Automatisierungs- oder Steuerungssystems, wobei die Baugruppen jeweils wenigstens eine Leiterplatte (LP) mit darauf angeordneten elektronischen Bauelementen (5, 6, 7, 8) unterschiedlicher Temperaturempfindlichkeit umfassen. Die Leiterplatte (LP) weist wenigstens einen ersten Teilbereich für temperaturempfindliche Bauelemente (6, 8) und wenigstens einen zweiten Teilbereich für temperaturunempfindliche abwärmeerzeugenden Bauelemente auf. Zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Teilbereich sind Zwischenräume angeordnet, die jeweils einen Wärmeisoliergraben bilden. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, welche die Wärme über den temperaturempfindlichen Bauelementen (6, 8) in geeigneter Weise fernhalten und die Abwärme von der Leiterplatte (LP) abführen, bevor diese die temperaturempfindlichen Bauelemente (6, 8) erreicht.

Description

Anordnung zum Kühlen von Baugruppen eines Automatisierungs- oder
Steuerungssvstems
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Kühlen von Baugruppen eines Automatisierungs- oder Steuerungssystems, auch als Kühleinrichtung bezeichnet, welche insbesondere zur Steuerung und/oder Überwachung von Outdoor- Anlagen, wie beispielsweise einer Windkraftanlage, eingesetzt werden. Zu den vorgenannten Automatisierungsgeräten zählen beispielsweise Zentraleinheiten, Kommunikationsmodule bzw. -koppler, Busmodule und Ein-/ Ausgabeeinheiten.
Automatisierungssysteme zur Steuerung eines technischen Prozesses umfassen eine Vielzahl von Baugruppen oder Geräten, zu denen üblicherweise eine zentrale Steuereinheit, auch Zentraleinheit genannt, Kommunikationsmodule und Ein-/ Ausgabeeinheiten gehören.
Die Baugruppen eines Automatisierungssystems sind, wie beispielsweise in der EP 2187279 A1 beschrieben, aus Leiterplatten aufgebaut, auf denen verschiedene elektronische Bauelemente, wie Prozessoren, Speicherbausteine sowie weitere aktive und passive elektronische Bauelemente angeordnet sind.
Der Betrieb der Baugruppen führt durch die Verlustleistung der darauf angeordneten stromdurchflossenen Bauelemente zu einer Erwärmung der Baugruppe bzw. der darauf angeordneten Bauelemente.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Insbesondere Prozessoren entwickeln während ihres Betriebes eine nicht unerhebliche Abwärme, welche benachbarte temperaturempfindliche Bauelemente, wie Speicherbausteine, zerstören kann.
Da elektrische Standardbauelemente für technische Geräte nur einen begrenzt zulässigen Betriebstemperaturbereich aufweisen, werden diese durch Kühleinrichtungen gekühlt. Diese Kühleinrichtungen sind beispielsweise Ventilatoren, die in dem Gehäuse eine die elektrischen Bauelemente und Baugruppen um- bzw. durchströmende Luftströmung aufbauen und somit ein Abführen der erzeugten Verlustleistung bzw. Wärme bewirken.
Für besondere Anwendungsfälle, beispielsweise für Steuerungen, die unter extremen Klimabedingungen eingesetzt werden, reichen diese Maßnahmen oft nicht aus, um eine vertretbare Lebensdauer der Geräte zu gewährleisten bzw. um den unzulässigen Betrieb von Bauelementen in zulässigen Umgebungstemperaturbereich zu verhindern. Auch besteht nicht immer die Möglichkeit beispielsweise Ventilatoren in geeigneter weise zu montieren. Um Steuerungssysteme in besonders rauen Umgebungsbedingungen zu betreiben, werden die in den eingesetzten Baugruppen verwendeten Standardbauelemente, die meist nur dem Industriestandard genügen und für eine Temperatur bis ca. 60°C vorgesehen sind, durch kostenintensive jedoch rauen Umgebungsbedingungen standhaltenden Bauelemente ersetzt, welche auch bei Temperaturen von ca. 70°C nicht zerstört werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Anordnung zum Kühlen von Baugruppen eines, insbesondere outdoor- geeigneten, Automatisierungs- oder Steuerungssystems anzugeben, welche die unterschiedliche Abwärme der auf einer Leiterplatte angeordneten verschiedenartigen elektronischen Bauelemente berücksichtigt und temperaturempfindliche Bauelemente vor der Abwärme anderer Bauelemente schützt, um so einen Ausfall oder eine Zerstörung der Baugruppen, insbesondere unter rauen klimatischen Bedingungen, zu vermeiden. Die erfindungsgemäße Anordnung zum Kühlen von Baugruppen soll weiterhin ermöglichen, in den Baugruppen eines unter extremen Klimabedienungen arbeitenden Automatisierungs- oder Steuerungssystems Standardbauelemente zu verwenden und den Einsatz spezieller kostenintensiver temperaturunempfindlicherer Bauelemente vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung zum Kühlen von Baugruppen eines Automatisierungs- oder Steuerungssystems mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst und ist insbesondere für Baugruppen geeignet, die zur Steuerung und/oder Überwachung in Outdoor- Anlagen eingesetzt werden. Zu den Baugruppen zählen beispielsweise Zentraleinheiten, Kommunikationsmodule bzw. -koppler, Busmodule und Ein-/ Ausgabeeinheiten, welche aus sogenannten Standardbauelementen, wie beispielsweise CPU, RAM und Flash- Speicher aufgebaut sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Anordnung zum Kühlen von Baugruppen eines Automatisierungs- oder Steuerungssystems sind in weiteren Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben.
Die erfindungsgemäße Anordnung zum Kühlen von Baugruppen eines Automatisierungs- oder Steuerungssystem ist für Baugruppen eines insbesondere outdoor- geeigneten Automatisierungs- oder Steuerungssystems vorgesehen. Die Baugruppen sind aus wenigstens einer Leiterplatte mit darauf angeordneten elektronischen Bauelementen unterschiedlicher Temperaturempfindlichkeit und Abwärmeabstrahlung aufgebaut, wobei die Leiterplatte wenigstens einen ersten Teilbereich für temperaturempfindliche Bauelemente und wenigstens einen zweiten Teilbereich für temperaturunempfindliche in nicht unerheblichem Maße Abwärme abgebende Bauelemente aufweist.
Erfindungsgemäß sind die nachfolgend aufgeführten Mittel vorgesehen, welche die durch die Verlustleistung der stromdurchflossenen Bauelemente entstehende Wärme von den auf der Leiterplatte angeordneten temperaturempfindlichen Bauelementen in geeigneter Weise fernhalten.
Ein erstes Mittel betrifft die Bildung bzw. Anordnung von Zwischenräumen zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich, wobei die Zwischenräume jeweils einen Wärmeisoliergraben bilden. Beispielsweise ist das Mittel als zwischen dem ersten und dem zweiten Teilbereich angeordnete Hitzebarrieren gebildet, welche eine thermische Isolation zwischen den Teilbereichen bilden. Vorzugsweise werden die Trenngräben auf der Leiterplatte hergestellt, beispielsweise durch„Einschneiden" der Oberfläche, wodurch durch das Auftrennen des Kupfers eine Wärme-Trennung erreicht wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der erste Teilbereich durch eine Querfräsung des Leiterplattenmaterials oder durch eine gezielte Unterbrechung der Leiterbahnen vom zweiten Bereich getrennt, um so einen wärmeentkoppelten Bereich auf der Leiterplatte zu bilden.
Weiterhin können die vorgesehenen Wärmeisoliergräben entweder ungefüllt oder mit einem wärmeisolierenden Füllmaterial gefüllt bzw. als Vertiefung oder Senke ausgebildet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zum Kühlen von Baugruppen des Automatisierungs- oder Steuerungssystems ist das Mittel aus wenigstens einem ersten Kühlkörper, dessen Kühlelemente direkt über den temperaturempfindlichen Bauelementen angeordnet sind, und aus wenigstens einem zweitem Kühlkörper gebildet, der über den abwärmeerzeugenden temperaturunempfindlichen Bauelementen angeordnet ist, wobei die Kühlkörper die anfallende Abwärme über den jeweiligen Bauelementen in geeigneter Weise abführen.
Die Kühlflächen der als jeweils separate Teile ausgeführten Kühlkörper sind entsprechend der anfallenden Abwärme über dem jeweiligen Bauelement so angepasst, dass eine ausreichende Abführung der Abwärme über dem jeweiligen Bauelemente ermöglicht ist.
Der erste Kühlkörper ist vorzugsweise ein Kühlblech, dessen Kühlfläche sich direkt über oder in unmittelbarer Nachbarschaft der temperaturempfindlichen Bauelementen befindet. Das Kühlblech ist in bevorzugter Weise aus im Verhältnis zu anderen Materialien für Kühlbleche leichtem und kostengünstigem Aluminium gefertigt. Werden die Baugruppen jedoch in Offshore- Windanlagen eingesetzt, erweist es sich als vorteilhaft das Kühlblech aus Kupfer zu fertigen, da Kupfer bessere Beständigkeit gegenüber Salz aufweist. Die vorab genannten Maßnahmen lassen sich auch auf dem zweiten Kühlkörper verwirklichen. Der zweite Kühlkörper, der beispielsweise über einem Prozessor angeordnet ist und dessen Abwärme aufnimmt, weist eine Kühlfläche auf, auf der Erhebungen, wie beispielsweise Kühlrippen, angeordnet sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Kühlkörper als sogenannter Kühlblock mit darauf angeordneten Senken oder Vertiefungen zur besseren Ableitung der vom Prozessor abgegebenen Wärme ausgeführt.
So wird eine Zerstörung der temperaturempfindlichen Bauelemente durch Abwärme benachbarter Bauelemente vermieden, da der als separates Teil ausgeführte zweite Kühlkörper eine direkte Verbindung mit dem die temperaturempfindlichen Bauelemente abdeckendem Kühlblech vermeidet.
Der erste Kühlkörper, der sich über die temperaturempfindlichen Bauelemente erstreckt, ist mittels wenigstens zwei, vorzugsweise jedoch mehreren wärmeleitenden Elementen oder Kontakten von der Leiterplatte LP beabstandet. Die wärmeleitenden Kontakte sind aus Verbindungselementen und darauf aufgeschobenen Distanzstücken gebildet.
Vorzugsweise wird der zweite Kühlkörper mittels eines geeigneten Klebers mit der Leiterplatte verbunden.
Zusätzlich zu den zwischen den auf der Leiterplatte gebildeten unterschiedlichen Temperaturbereichen, die durch Wärmeisoliergraben voneinander getrennt sind, wird durch die Kombination der verschiedener Kühlkörper über den Bereichen der Leiterplatte mit unterschiedlich abgegebener Abwärme, mit den wärmeableitenden Kontakten, welche die Kühlkörper über der Leiterplatte in einem definierten Abstand halten und so eine optimale Wärmeableitung gewährleisten, ein Abführen der Abwärme von der Leiterplatte erreicht bevor diese die temperaturempfindlichen Bauelemente erreicht. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung zum Kühlen von Baugruppen in einem unter Outdoor- Bedingungen arbeitendem Automatisierungs- oder Steuerungssystem die Baugruppen aus Standardbauelemente aufzubauen und den Einsatz spezieller kostenintensiver temperaturunempfindlicherer Bauelemente zu vermeiden. Anhand des in der folgenden Figur dargestellten outdoor-fähigen Kommunikationsmoduls sollen die erfindungsgemäße Kühleinrichtung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen, Verbesserungen und weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines outdoor- geeigneten Kommunikationsmoduls mit der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung, welche den Einsatz des aus Standard-Bauelementen ausgeführten Kommunikationsmoduls in Outdoor-Anlagen bis zu einem Temperaturbereich von ca. 70°C ermöglicht.
Das Kommunikationsmodul ist aus einer Leiterplatte LP aufgebaut, auf welcher die für seine Funktion erforderlichen elektronischen Bauelemente, wie beispielsweise ein Prozessor 5, Speicherelemente 6, ein Steckverbinder 7 und einer Spannungsversorgung 8 angeordnet sind. Wird das Kommunikationsmodul in Betrieb genommen, geben einige Bauelemente in nicht unerheblichem Maße Abwärme ab. Insbesondere der Prozessor 5 entwickelt während seines Betriebes eine nicht unerhebliche Abwärme, welche insbesondere die im Nahbereich des Prozessors 5 angeordneten Flashspeicher 6 zerstören können.
Um dies zu vermeiden ist eine Anordnung vorgesehen, welche verschiedene Temperaturbereiche auf der Leiterplatte LP realisiert. Dies wird durch eine Unterteilung der Leiterplatte LP in wenigstens zwei Teilbereiche erreicht, wobei Bauelemente, die eine hohe Abwärme abgeben (z.B. Prozessoren) in einem ersten Teilbereich angeordnet sind und Bauelemente, die nur wenig Abwärme abgeben (z.B. Flash- Speicher) in einem zweiten Teilbereich angeordnet sind.
Zwischen Teilbereichen, die Bauelemente unterschiedlicher Temperaturempfindlichkeit aufweisen, sind sogenannte Wärmeisoliergräben vorgesehen, die sich in die Tiefe der Leiterplatte LP erstrecken und die entweder ungefüllt oder mit einem wärmeisolierendem Füllmaterial, also Material von hohem thermischem Widerstand, gefüllt sind, um so die Abwärme erzeugenden Bauelemente von den wärmeempfindlichen Bauelementen zu trennen. So lassen sich thermisch die mit den abwärmeerzeugenden Bauelementen bestückten Leiterplattenbereiche von den mit den wärmeempfindlichen und nur eine geringe Abwärme abgebenden Bauelementen bestückten Leiterplattenbereichen entkoppeln. Die Anordnung zur Ableitung der beim Betrieb des Kommunikationsmoduls entstehenden Abwärme umfasst weiterhin einem, vorzugsweise als Kühlblech 1 ausgeführtem, ersten Kühlkörper 1 und einem zweiten Kühlkörper 2.
Das Kühlblech 1 erstreckt sich über die temperaturempfindlichen Bauelemente 6, 8 und ist mittels wenigstens zwei, vorzugsweise jedoch mehreren wärmeleitenden Elementen oder Kontakten 3, 4 über der Leiterplatte LP gehalten. Die wärmeleitenden Kontakte 3, 4 sind vorzugsweise aus Schrauben 4 gebildet, die zuerst durch in der Leiterplatte LP vorgesehene Öffnungen 9.1 geführt sind. Über die Schrauben 4 sind Distanzstücke 3 aufgeschoben. Auf die Schrauben 4 und die darauf aufgeschobenen Distanzstücke 3 ist das Kühlblech 1 mittels dafür vorgesehenen weiteren Öffnungen 9.2 aufgebracht und in geeigneter Weise befestigt. So wird die Wärme über die aus wärmeleitendem metallischem Material bestehenden Kontakte, insbesondere über metallische Distanzhülsen von der Leiterplatte LP direkt auf den ersten Kühlkörper 1 zu übertragen.
Der zweite Kühlkörper 2 weist eine Kühlfläche mit darauf angeordnete Erhebungen 2.1 , beispielsweise Kühlrippen, auf, wodurch die Kühlfläche des zweiten Kühlkörpers 2 vergrößert wird. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Kühlkörper 2 als sogenannter Kühlblock mit darauf angeordneten Senken oder Vertiefungen zur besseren Ableitung der vom Prozessor 5 abgegebenen Wärme ausgeführt.
Durch die vorgenannten konstruktiven Ausgestaltungen des zweiten Kühlkörpers 2 und die Ausführung des zweiten Kühlkörpers 2 als separates Teil wird eine Zerstörung der temperaturempfindlichen Bauelemente 6, 8 durch Abwärme und eine direkte Verbindung mit dem die temperaturempfindlichen Bauelemente 6, 8 abdeckendem Kühlblech 1 vermieden.
Durch die Kombination der verschiedenartig ausgestalteten Kühlkörper 1 , 2 über den Bereichen der Leiterplatte LP mit unterschiedlich abgegebener Abwärme, mit den wärmeableitenden Kontakten 4, 5, welche die Kühlkörper 1 , 2 über der Leiterplatte LP in einem definierten Abstand halten und so eine optimale Wärmeableitung gewährleisten, wird die Abwärme von der Leiterplatte LP abgeführt bevor diese die temperaturempfindlichen Bauelemente 6, 8 erreicht und so die vom Prozessor 5 abgegebene Wärme über den temperaturempfindlichen Bauelementen 6, 8 in geeigneter Weise ferngehalten.
So lassen sich thermisch die mit den abwärmeerzeugenden Bauelementen bestückten Leiterplattenbereiche von den mit den wärmeempfindlichen Bauelementen bestückten Leiterplattenbereichen entkoppeln.

Claims

Patentansprüche
Anordnung zum Kühlen von Baugruppen eines Automatisierungs- oder Steuerungssystems, wobei die Baugruppen jeweils wenigstens eine Leiterplatte (LP) mit darauf angeordneten elektronischen Bauelementen (5, 6, 7, 8) unterschiedlicher Temperaturempfindlichkeit umfassen, die Leiterplatte (LP) wenigstens einen ersten Teilbereich für temperaturempfindliche Bauelemente (6, 8) aufweist, die Leiterplatte (LP) wenigstens einen zweiten Teilbereich für temperaturunempfindliche abwärmeerzeugenden Bauelemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Teilbereich Zwischenräume angeordnet sind, die jeweils einen Wärmeisoliergraben bilden, weiterhin Mittel vorgesehen sind, welche die Wärme über den temperaturempfindlichen Bauelementen (6, 8) in geeigneter Weise fernhalten und die Mittel die Abwärme von der Leiterplatte (LP) abführen, bevor diese die temperaturempfindlichen Bauelemente (6, 8) erreicht.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel aus zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich angeordnete Hitzebarrieren gebildet ist, welche eine thermische Isolation zwischen den Teilbereichen bilden.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich durch Querfräsen des Leiterplattenmaterials oder durch eine gezielte Unterbrechung der Leiterbahnen vom zweiten Bereich getrennt ist.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisoliergräben entweder ungefüllt oder mit einem wärmeisolierenden Füllmaterial gefüllt sind.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeisoliergraben als Vertiefung oder Senke ausgebildet ist.
6. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel aus wenigstens einen ersten Kühlkörper (1) und wenigstens einem zweiter Kühlkörper (2), gebildet ist, wobei die Kühlfläche des ersten Kühlkörpers (1) über den temperaturempfindlichen Bauelementen 6, 8) angeordnet ist und der zweite Kühlkörper (2) über den abwärmeerzeugenden temperaturunempfindlichen Bauelementen angeordnet ist und die Kühlkörper (1), (2) die anfallende Abwärme über den jeweiligen Bauelementen in geeigneter Weise abführen.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlkörper (1) als Kühlblech ausgeführt ist.
8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlkörper (2) zur Vergrößerung der Kühlfläche Erhebungen (2.1), beispielsweise Kühlrippen, aufweist.
9. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlkörper (2) als Kühlblock mit darauf angeordneten Senken oder Vertiefungen zur besseren Ableitung der vom Bauelement abgegebenen Wärme ausgeführt ist.
10. Anordnung nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlkörper (1) über wärmeabführende Kontakte (3, 4) mit der Leiterplatte (LP) verbunden ist, um so die Wärme von der Leiterplatte (LP) direkt auf den Kühlkörper zu übertragen.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeabführenden Kontakte (3, 4) jeweils aus metallische Distanzhülsen und Verbindungselementen, wie beispielsweise Schrauben (4) gebildet sind.
12. Verwendung der Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche für Baugruppen zur Steuerung und/oder Überwachung von Outdoor- Anlagen.
EP12735785.3A 2011-07-06 2012-07-05 Anordnung zum kühlen von baugruppen eines automatisierungs- oder steuerungssystems Withdrawn EP2730153A1 (de)

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