RU2174292C1 - Facility for heat removal and thermal stabilization of electron plates - Google Patents
Facility for heat removal and thermal stabilization of electron platesInfo
- Publication number
- RU2174292C1 RU2174292C1 RU2000123233A RU2000123233A RU2174292C1 RU 2174292 C1 RU2174292 C1 RU 2174292C1 RU 2000123233 A RU2000123233 A RU 2000123233A RU 2000123233 A RU2000123233 A RU 2000123233A RU 2174292 C1 RU2174292 C1 RU 2174292C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- cooling
- thermoelectric battery
- elements
- stages
- Prior art date
Links
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 title claims abstract description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 241000193803 Therea Species 0.000 description 1
- 206010043431 Thinking abnormal Diseases 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к электронике и может быть использовано для обеспечения требуемых тепловых режимов элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), в частности электронных плат. The invention relates to electronics and can be used to provide the required thermal regimes of elements of electronic equipment (REA), in particular electronic circuit boards.
Современные устройства РЭА характеризуются высокими локальными рассеяниями тепла, что вызывает дестабилизацию их работы и снижает надежность. Применение систем обеспечения тепловых режимов на основе воздушного, водяного охлаждения или тепловых труб часто невозможно из-за эксплуатационных и массогабаритных ограничений. Поэтому решение задачи температурной стабилизации РЭА может быть получено применением в качестве систем обеспечения тепловых режимов полупроводниковых термоэлектрических батарей (ТЭБ), оптимально сочетающихся с РЭА по важнейшим энергетическим и массогабаритным показателям. Modern REA devices are characterized by high local heat dissipations, which destabilizes their operation and reduces reliability. The use of thermal management systems based on air, water cooling or heat pipes is often impossible due to operational and weight and size limitations. Therefore, the solution to the problem of temperature stabilization of CEA can be obtained by using semiconductor thermoelectric batteries (TEB) as thermal management systems that are optimally combined with CEA in terms of the most important energy and weight and size parameters.
В настоящее время практикуются решения, согласно которым к охлаждаемому элементу РЭА непосредственно присоединяется с обеспечением теплового контакта ТЭБ [1, 2]. При этом теплопоглощающий ("холодный") спай ТЭБ осуществляет охлаждение элемента РЭА, а тепловыделяющий ("горячий") присоединен к воздушному или жидкостному теплообменнику. ТЭБ осуществляет равномерный отвод тепла по всей поверхности соприкосновения с элементом РЭА (развиваемый ТЭБ тепловой поток имеет одинаковую величину по всей площади элемента РЭА). В ряде случаев, когда элемент РЭА представляет собой электронную плату или любую другую конструкцию, являющуюся плоской поверхностью с установленными на ней радиодеталями, в которой имеет место неравномерное распределение тепловыделений по площади (имеется несколько источников тепловыделений неодинаковой мощности), такой подход является нерациональным. Для этих случаев ТЭБ рассчитывается на понижение температуры до допустимых значений области электронной платы с источником теплоты, имеющим максимальное тепловыделение. При этом охлаждение остальной части электронной платы с источниками теплоты, имеющими меньшие тепловыделения, проводится с такой же интенсивностью, что и охлаждение области с повышенным значением мощности источника теплоты. При таком подходе имеет место избыточное переохлаждение остальной части электронной платы, связанное с дополнительной тратой электрической энергии и термоэлектрического вещества. Currently, solutions are being practiced, according to which the REA is directly connected to the cooled element with the provision of thermal contact of the thermopile [1, 2]. In this case, the heat-absorbing ("cold") junction of the thermopile is cooling the CEA element, and the heat-generating ("hot") is attached to the air or liquid heat exchanger. The fuel and energy complex provides uniform heat removal along the entire contact surface with the CEA element (the heat flux developed by the TEB has the same value over the entire area of the CEA element). In some cases, when an REA element is an electronic board or any other design that is a flat surface with radio components mounted on it, in which there is an uneven distribution of heat release over the area (there are several sources of heat release of unequal power), this approach is irrational. For these cases, the thermopile is calculated to lower the temperature to acceptable values of the area of the electronic circuit board with a heat source with maximum heat generation. In this case, the rest of the electronic board with heat sources having lower heat dissipation is cooled with the same intensity as the cooling of the region with an increased value of the heat source power. With this approach, there is excessive supercooling of the rest of the electronic board, associated with an additional waste of electrical energy and thermoelectric material.
Целью изобретения является повышение эффективности использования охлаждающей ТЭБ, уменьшение энергопотребления и массы охлаждающего устройства. The aim of the invention is to increase the efficiency of use of cooling thermopile, to reduce energy consumption and mass of the cooling device.
Для достижения указанной цели предлагается конструкция устройства, показанная на чертеже. To achieve this goal, the proposed device design shown in the drawing.
Устройство содержит каскадную ТЭБ, состоящую из базовой ТЭБ 1, составляющую нижний каскад, и дополнительных ТЭБ 2, образующих верхние каскады, теплопереходы 3, теплообменник 4. На "холодные" спаи дополнительных ТЭБ 2 и теплопереходы 3 помещена электронная плата 5 с тепловыделяющими элементами 6. Размещение дополнительных ТЭБ 2 осуществляется таким образом, чтобы их "холодные" спаи были расположены под наиболее тепловыделяющими элементами 6 электронной платы 5. Питание каскадной ТЭБ осуществляет источник постоянного тока 7. The device contains a cascade thermopile, consisting of a base thermopile 1, constituting the lower cascade, and additional thermopiles 2 forming the upper cascades, heat transfer 3, heat exchanger 4. An electronic board 5 with heat-generating elements 6 is placed on the cold junctions of the additional thermopile 2 and heat transfer 3. The placement of additional thermopiles 2 is carried out so that their "cold" junctions are located under the most heat-generating elements 6 of the electronic board 5. The cascade thermopiles are powered by a constant current source 7.
Принцип работы устройства состоит в организации неравномерного отвода тепла от элементов электронной платы, при котором охлаждение тепловыделяющих элементов проводится с неодинаковой интенсивностью в зависимости от уровня выделяемой ими теплоты. В настоящем случае система организуется таким образом, чтобы съем тепла с наиболее тепловыделяющих элементов электронной платы осуществлялся наиболее "холодными" каскадами ТЭБ, съем тепла с менее тепловыделяющих элементов - менее "холодными" каскадами и т.д. При таком подходе наиболее тепловыделяющие элементы электронной платы помещаются на каскадах ТЭБ с более высоким уровнем охлаждения, элементы и узлы с меньшими тепловыделениями располагаются на каскадах с более низким уровнем охлаждения. The principle of operation of the device is to organize uneven heat removal from the elements of the electronic board, in which the cooling of the fuel elements is carried out with unequal intensity depending on the level of heat generated by them. In the present case, the system is organized in such a way that the heat is removed from the most heat-generating elements of the electronic circuit board with the most “cold” cascades of thermopile, the heat is taken from less heat-generating elements by the less “cold” cascades, etc. With this approach, the most heat-generating elements of the electronic board are placed on cascades of thermopiles with a higher level of cooling, elements and units with less heat are located on cascades with a lower level of cooling.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Базовая ТЭБ 1, предназначенная для обеспечения заданного температурного режима областей электронной платы 5 с тепловыделяющими элементами 6, имеющими наименьшую мощность рассеяния, задает определенный начальный уровень охлаждения электронной платы. Дополнительные ТЭБ 2, образующие верхние каскады, расположенные под тепловыделяющими элементами 6 электронной платы 5 с большими мощностями рассеяния, организуют дополнительный теплосъем, величина которого определяется в соответствии с уровнем мощности рассеяния конкретного тепловыделяющего элемента 6. Тепловой контакт "холодных" спаев каскадной ТЭБ с областями электронной платы 5 осуществляют теплопереходы 3, выполненные из высокотеплопроводного материала. Отвод тепла от "горячего" спая каскадной ТЭБ производится теплообменником 4, который в зависимости от уровня отводимой мощности может быть воздушным или жидкостным. Питание отдельных каскадов ТЭБ осуществляется источником постоянного электрического тока 7 параллельно либо последовательно. The basic thermopile 1, designed to provide a given temperature regime of the areas of the electronic circuit board 5 with heat-generating elements 6 having the lowest dissipation power, sets a certain initial level of cooling of the electronic circuit board. Additional thermopiles 2 forming the upper cascades located under the heat-generating elements 6 of the electronic circuit board 5 with high dissipation powers organize additional heat removal, the value of which is determined in accordance with the dissipation power level of a particular heat-generating element 6. Thermal contact of the cold junctions of the cascade thermopiles with areas of electronic boards 5 carry out heat transfers 3 made of highly heat-conducting material. Heat is removed from the “hot” junction of the cascade thermopile; it is made by heat exchanger 4, which, depending on the level of the output power, can be air or liquid. The power supply of individual cascades of thermopile is carried out by a constant current source 7 in parallel or in series.
Проведенные исследования показали, что применение предложенного устройства в значительной степени повышает экономичность отвода тепла, а также снижает габаритные размеры охлаждающей системы. При этом максимальный выигрыш в потреблении электрической энергии может быть получен при использовании последовательной схемы питания каскадов, а максимальное снижение габаритных размеров устройства можно добиться, применяя режим минимальной массы. Studies have shown that the use of the proposed device significantly increases the efficiency of heat dissipation, and also reduces the overall dimensions of the cooling system. In this case, the maximum gain in the consumption of electric energy can be obtained using a sequential cascade supply circuit, and the maximum reduction in the overall dimensions of the device can be achieved using the minimum mass mode.
Литература
1. Зорин И.В., Зорина З.Л. Термоэлектрические холодильники и генераторы. Л.: Энергия, 1973.Literature
1. Zorin I.V., Zorina Z.L. Thermoelectric refrigerators and generators. L .: Energy, 1973.
2. Коленко Е.А. Термоэлектрические охлаждающие приборы. Л.: Наука, 1967. 2. Kolenko EA Thermoelectric cooling devices. L .: Nauka, 1967.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2174292C1 true RU2174292C1 (en) | 2001-09-27 |
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2300856C2 (en) * | 2002-04-06 | 2007-06-10 | Залман Тек Ко.,Лтд | Device for cooling microcircuits of graphic video adapter |
RU2528392C1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" | Ic cooling device |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЗОРИН И.В. Термоэлектрические холодильники и генераторы.-Л.: Энергия, 1973, с. 85, * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2300856C2 (en) * | 2002-04-06 | 2007-06-10 | Залман Тек Ко.,Лтд | Device for cooling microcircuits of graphic video adapter |
RU2528392C1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" | Ic cooling device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6307142B1 (en) | Combustion heat powered portable electronic device | |
Halima et al. | Energy efficiency of a LED lighting system using a Peltier module thermal converter | |
RU2174292C1 (en) | Facility for heat removal and thermal stabilization of electron plates | |
US8618406B1 (en) | Thermoelectric power generation method and apparatus | |
Punnachaiya et al. | Development of low grade waste heat thermoelectric power generator. | |
KR100812797B1 (en) | Portable Thermoelectrocity Generator | |
RU2198419C1 (en) | Gear to cool electron boards | |
RU2800231C1 (en) | Thermoelectric device for heat removal from radioelectronic equipment elements | |
RU2133084C1 (en) | Thermoelectric semiconducting device for heat transfer and temperature stabilization of microassemblies | |
RU2800230C1 (en) | Thermoelectric device for heat removal from radioelectronic equipment elements | |
RU2797713C1 (en) | Thermoelectric device for heat removal from electronic equipment elements | |
KR20030004648A (en) | A portable Generator | |
RU2797712C1 (en) | Thermoelectric device for heat removal from electronic equipment elements | |
RU2805560C1 (en) | Thermoelectric device for heat removal from radioelectronic equipment elements | |
RU2805976C1 (en) | Thermoelectric device for heat removal from rea elements | |
RU2797714C1 (en) | Thermoelectric device for heat removal from electronic equipment elements | |
RU2694815C2 (en) | Cabinet with radioelectronic equipment | |
RU2803311C1 (en) | Thermoelectric device for heat removal from radioelectronic equipment elements | |
RU2795288C1 (en) | Thermoelectric device for heat removal from rea elements | |
RU2795504C1 (en) | Thermoelectric device for heat removal from rea elements | |
RU2811492C1 (en) | Compact thermoelectric system | |
RU2799706C1 (en) | Thermoelectric device for heat removal from electronic equipment elements | |
RU2788110C2 (en) | Thermoelectrical device for heat removal from ree elements | |
RU2788037C2 (en) | Thermoelectrical device for heat removal from ree elements | |
RU2800004C1 (en) | Thermoelectric device for heat removal from electronic equipment elements |