РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК

Радиоэлектронный блок относится к радиоэлектронике, а более конкретно к несущим конструкциям теплорассеивающих, мощных радиоэлектронных модулей и устройств.
Известен радиоэлектронный блок (см заявка US №20070115624, МПК Н05К 5/00, опубликована 24.05.2007), содержащий корпус для размещения компонентов электрических цепей, состоящий из верхней панели, нижней панели, передней панели, задней панели и боковых панелей. Корпус закрыт кожухом, имеющим  - образное поперечное сечение.
Известный блок может быть использован для размещения радиоэлектронных компонентов, имеющих сравнительно небольшое тепловыделение.
Известен радиоэлектронный блок (см. патент US №6980435, МПК H05K 7/20, опубликован 27.12.2005), включающий разъемный включающий разъемный корпус, заднюю стенку по меньшей мере с входными отверстиями, переднюю стенку с выходными отверстиями. Во внутренней полости корпуса размещена теплопроводящая панель, составленная из двух частей для размещения на ней компонентов электрических цепей Части теплопроводящих панелей снабжены отверстиями для прохода охлаждающего воздуха.
В известном радиоэлектронном блоке не обеспечивается достаточно интенсивный теплоотвод от компонентов электрических цепей.
Известен радиоэлектронный блок (см патент RU №985, МПК H05K 7/20, опубликован 16.10.1995), содержащий корпус с входными и выходными отверстиями, во внутренней полости которого размещены электронные модули с мощными тепловыделяющими элементами, закрепленными на основании радиатора с плоскими ребрами, и воздуховод Выходное сечение воздуховода расположено напротив ребер радиатора Воздуховод снабжен сопловыми насадками со щелевыми отверстиями на их торцевых поверхностях, которые установлены на выходном сечении воздуховода и расположены своими щелевыми отверстиями с минимальным зазором относительно вершин плоских ребер радиатора.
В известном радиоэлектронном блоке предусмотрен односторонний теплоотвод от мощных тепловыделяющих элементов, при этом основной поток воздуха протекает через зону радиатора, расположенную со стороны выходного отверстия блока, что снижает эффективность теплообмена.
Известен радиоэлектронный блок (см. патент RU №69693, МПК H05K 7/20, опубликован 18.07.2007), содержащий корпус с входными и выходными отверстиями, во внутренней полости которого размещены мощные тепловыделяющие элементы, закрепленные на основании радиатора с плоскими ребрами и воздуховод с сопловыми насадками, торцовые поверхности которых снабжены щелевыми отверстиями и расположены с минимальным зазором относительно вершин плоских ребер радиатора Воздуховод и сопловые насадки выполнены клиновидной формы с поперечным сечением, увеличивающимся в направлении движения воздуха.
В известном радиоэлектронном блоке повышена эффективность охлаждения радиатора за счет использования всей поверхности оребрения. Однако в известном радиоэлектронном блоке недостаточно эффективно используется его объем для размещения радиоэлектронных элементов, к тому же усложнена конструкция блока.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является радиоэлектронный блок (см заявка US №20040179345, МПК H05K 5/02, опубликована 16.09.2004), принятый за прототип. Радиоэлектронный блок-прототип включает разъемный корпус, содержащий обращенные друг к другу верхнюю и нижнюю части П-образного поперечного сечения, заднюю стенку по меньшей мере с одним входным отверстием, переднюю стенку с выходными отверстиями. Во внутренней полости корпуса размещена теплопроводящая панель для размещения на ней элементов электрических цепей.
Недостатком известного радиоэлектронного блока является недостаточно компактное размещение электро-радиоэлементов в корпусе и отсутствие эффективных радиаторов, отводящих тепло от наиболее теплонагруженных электро-радиоэлементов, что снижает эффективность теплообмена.
Задачей, которую решает заявляемое техническое решение, являлась разработка такого радиоэлектронного блока, в котором бы обеспечивалось компактное размещение электро-радиоэлементов и при этом осуществлялся эффективный отвод тепла от мощных тепловыделяющих элементов.
Поставленная задача решается тем, что радиоэлектронный блок содержит разъемный корпус, содержащий обращенные друг к другу верхнюю и нижнюю части П-образного поперечного сечения, заднюю стенку по меньшей мере с одним входным отверстием, переднюю стенку с выходными отверстиями Во внутренней полости корпуса размещены две противолежащие теплопроводящие панели для установки на их внешних сторонах элементов электрических цепей, две боковые панели, четыре поперечные планки и по меньшей мере один первый радиатор Боковые панели имеют в плане  - образную форму и снабжены по всему периметру обращенными во внутрь корпуса горизонтальными и вертикальными полками, а также горизонтальными прижимными планками на внешних поверхностях, имеющими  - образное поперечное сечение. Две из четырех поперечных планок имеют  - образное поперечное сечение и прикреплены к верхним вертикальным выступам боковых панелей. Две другие поперечные планки  - образного поперечного сечения прикреплены к нижним вертикальным выступам боковых панелей. Первый радиатор, расположен между теплопроводящими панелями. Теплопроводящие панели прикреплены изнутри соответственно к нижним и верхним горизонтальным полкам боковых панелей. К вертикальным торцовым полкам боковых панелей прикреплены снаружи соответственно передняя и задняя стенки корпуса. Верхняя и нижняя части корпуса зажаты в пазах прижимных планок. Первый радиатор содержит множество отдельных радиаторных пластин, имеющих по меньшей мере две параллельные кромки и скрепленных вблизи этих кромок через теплопроводящие прокладки друг с другом с образованием двух противолежащих теплопоглощающих частей. В теплопроводящих панелях под местом установки противолежащих тепловыделяющих компонентов электрических цепей выполнено по меньшей мере по одному отверстию по форме контура соответствующей теплопоглощающей части, в которые запрессованы теплопоглощающие части первого радиатора.
В радиоэлектронном блоке по меньшей мере за одним первым радиатором может быть закреплен на теплопроводящей панели по меньшей мере один второй радиатор, имеющий например, U-образную форму или L-образную форму.
Радиаторные пластины и прокладки по меньшей мере одного первого радиатора могут быть скреплены друг с другом припоем или теплопроводящим клеем.
Параллельные кромки радиаторных пластин и примыкающие к ним стороны теплопроводящих прокладок по меньшей мере одного первого радиатора могут быть выполнены одинаковой длины.
В радиоэлектронном блоке теплопроводящие прокладки могут быть скреплены с прямоугольными противолежащими выступами радиаторных пластин по меньшей мере одного первого радиатора. Теплопроводящие прокладки устанавливают заподлицо с внешними кромками прямоугольных противолежащих выступов, а длину радиаторных пластин первого радиатора выполняют больше длины примыкающих к ним теплопроводящих прокладок. При этом толщина теплопроводящих прокладок по меньшей мере на части их длины может быть больше высоты упомянутых прямоугольных выступов.
Радиаторные пластины по меньшей мере одного первого радиатора могут выступать с одной стороны за торцы теплопроводящих прокладок или с двух сторон.
Радиаторные пластины по меньшей мере одного первого радиатора могут выступать за торцы теплопроводящих прокладок симметрично с двух сторон или несимметрично.
Выступающие за торцы теплопроводящих прокладок участки радиаторных пластин по меньшей мере одного первого радиатора могут иметь закругленные кромки или заостренные кромки.
Радиаторные пластины по меньшей мере одного первого радиатора могут быть сформированы по меньшей мере в две группы, выполненные из металлов с различной теплопроводностью, например, из меди и алюминия.
Радиаторные пластины по меньшей мере одного первого радиатора сформированы по меньшей мере в две группы, выполненные из радиаторных пластин разной толщины.
Теплопроводящие прокладки по меньшей мере одного первого радиатора могут быть выполнены из металлов с различной теплопроводностью.
Заявляемая конструкция радиоэлектронного блока позволяет компактно разместить электро-радиоэлементы на двух противолежащих теплопроводящих панелях, и упростить его конструкцию, так как части корпуса могут быть изготовлены из листового материала путем штамповки. При этом обеспечивается эффективное охлаждение электро-радиоэлементов радиаторами, запрессованными своими теплопоглощающими частями в противолежащих панелях при боковом принудительном обдуве с помощью вентилятора Расположение тепловыделяющих электро-радиоэлементов по обе стороны радиаторов обеспечивает более равномерный нагрев радиаторных пластин, что эквивалентно увеличению эффективной площади оребрения радиаторов, а, следовательно, и эффективности их теплообмена.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где:
на фиг.1 показан в аксонометрии заявляемый радиаторный блок перед его сборкой;
на фиг.2 изображена в аксонометрии теплопроводящая панель;
на фиг.3 показан в аксонометрии первый радиатор блока с тремя группами первого варианта радиаторных пластин разной толщины;
на фиг.4 изображен в аксонометрии первый радиатор блока с тремя группами первого варианта радиаторных пластин из разных материалов;
на фиг.5 показан вид сбоку в разрезе на теплопроводящие панели со вторым и третьим вариантами радиаторных пластин первого радиатора и вторым радиатором;
на фиг.6 изображен вид сбоку в разрезе на теплопроводящие панели с первым и четвертым вариантами радиаторных пластин первого радиатора и вторыми радиаторами;
на фиг.7 показан вид сверху на первый радиатор блока с пятым вариантом радиаторных пластин;
на фиг.8 изображен вид сбоку на первый радиатор, показанный на фиг.7;
на фиг.9 показан вид сбоку с частичным вырезом на первый радиатор с вторым вариантом радиаторных пластин;
на фиг.10 приведен вид сбоку с частичным вырезом на первый радиатор с шестым вариантом радиаторных пластин;
на фиг.11 показан вид сбоку в разрезе по А-А на теплопроводящие панели со вторым и седьмым вариантами радиаторных пластин первого радиатора и вторыми радиаторами;
на фиг.12 изображен вид сверху на теплопроводящие панели, показанные на фиг.11;
на фиг.13 показан вид сбоку на второй радиатор U-образной формы
на фиг.14 изображен вид спереди в поперечном разрезе по Б-Б на второй радиатор U-образной формы;
на фиг.15 показан вид в аксонометрии на второй радиатор U-образной формы;
на фиг.16 приведен вид сбоку на второй радиатор L -образной формы;
на фиг.17 изображен вид спереди в поперечном разрезе по В-В на второй радиатор L -образной формы;
на фиг.18 показан вид сбоку на второй радиатор U-образной формы с закругленными гранями;
на фиг.19 изображен вид спереди на второй радиатор, изображенный на фиг.18;
на фиг.20 приведен вид сверху на второй радиатор, изображенный на фиг.18;
на фиг.21 показан вид сверху на первый радиатор с шестиугольной в плане теплопоглощающей частью;
на фиг.22 приведен вид сбоку на первый радиатор, изображенный на фиг.21.
Заявляемый радиоэлектронный блок 1 содержит (см фиг.1) разъемный корпус, содержащий обращенные друг к другу верхнюю часть 2 и нижнюю часть 3 П-образного поперечного сечения, заднюю стенку 4 по меньшей мере с одним входным отверстием 5 (на фиг.1 показано два отверстия 5), переднюю стенку 6 с выходными отверстиями 7. Во внутренней полости корпуса размещены две противолежащие теплопроводящие панели 8 для установки на их внешних сторонах элементов электрических цепей, две боковые панели 9, две пары поперечных планок 10 и 11 и один или несколько первых радиаторов 12. Боковые панели 9 имеют в плане  - образную форму, образуя таким образом верхние выступы 13 и нижние выступы 14. и снабжены по всему периметру обращенными во внутрь корпуса горизонтальными полками 15 и вертикальными полками 16, 17. На наружных поверхностях боковых панелей 9 установлены горизонтальные прижимные планки 18, имеющие  - образное поперечное сечение, обращенное горизонтальной полкой к внешней поверхности боковых панелей 9. Две поперечные планки 10 имеют  - образное поперечное сечение и прикреплены к верхним вертикальным выступам 13 боковых панелей 9. Две другие поперечные планки 11 имеют  - образное поперечное сечение и прикреплены к нижним вертикальным выступам 14 боковых панелей 9. На фиг.1 два первых радиатора 12 расположены между теплопроводящими панелями 8 Одна теплопроводящая панель 8 (нижняя) прикреплена сверху к нижним горизонтальным полкам 15 основных частей боковых панелей 9. Другая теплопроводящая панель 8 (верхняя) прикреплена снизу к верхним горизонтальным полкам 15 основных частей боковых панелей 9. Таким образом, панели 8 оказываются охваченными нижними и верхними полками 15. К торцовым вертикальным полкам 16 боковых панелей прикреплены снаружи соответственно передняя стенка 6 и задняя стенка 4 корпуса Верхняя часть 2 и нижнюю часть 3 корпуса зажаты в пазах прижимных планок 18, например, посредством винтов 19. Первый радиатор 12 содержит множество отдельных радиаторных пластин 20, например, первого варианта воплощения (см. фиг.3), имеющих по меньшей мере две параллельные кромки 21, 22 и скрепленных вблизи этих кромок 21, 22 через теплопроводящие прокладки 23 друг с другом с образованием двух противолежащих теплопоглощающих частей 24, 25. В теплопроводящих панелях 8 под местом установки противолежащих тепловыделяющих элементов электрических цепей выполнено по меньшей мере по одному отверстию 26 (на фиг.2 показано два отверстия 26) по форме контура соответствующей теплопоглощающей части 24, 25, в которые запрессованы теплопоглощающие части 24, 25 первого радиатора 12. Радиаторные пластины 20 и прокладки 23 могут быть предварительно скреплены друг с другом различными известными методами, например, пайкой или склейкой теплопроводящим клеем. Параллельные кромки 21, 22 радиаторных пластин 20 и примыкающие к ним стороны прокладок 23 (см. фиг.3, фиг.4) могут иметь одинаковую длину. Теплопоглощающие части 24, 25 в плане может иметь, например, форму прямоугольника (см фиг.3), квадрата (см. фиг.4), шестиугольника (см фиг.21, фиг.22), круга и другой необходимой для эффективного отвода тепла формы. Длина радиаторных пластин 20 может быть больше длины примыкающих к ним сторон прокладок 23 (см. фиг.5, фиг.8, фиг.9, фиг.10). Радиаторные пластины 20 могут выступать с одной стороны за торцы теплопроводящих прокладок 23 навстречу потоку воздуха, создаваемого вентилятором (см. фиг.5, фиг.10, фиг.11). Радиаторные пластины 20 могут выступать как симметрично с двух сторон за торцы теплопроводящих прокладок 23 (см. фиг.6, фиг.8), так и несимметрично с двух сторон за торцы теплопроводящих прокладок 23 (см фиг.6, фиг.9). В этих вариантах пластин минимальное аэродинамическое сопротивление воздушному потоку достигается благодаря тому, что выступающие за пределы теплопроводящих прокладок 23 (т.е. теплопоглотительных частей) радиаторные пластины 20 образуют воздушный канал (представляющий собой множество элементарных каналов, образованных множеством радиаторных пластин 20) сечение которого всегда больше, чем сечение канала непосредственно под теплопоглощающими частями 24, 25 первого радиатора 12. Благодаря этому, скорость воздушного потока на входе и выходе из первого радиатора 12 всегда меньше скорости внутри воздушного канала, а отсюда и минимальные потери. Сужение воздушного происходит под теплопоглощающми частями 24, 25 первого радиатора 12, когда воздушный поток движется в установившемся режиме (когда толщина и количество радиаторных пластин 20 не влияет на скорость его движения). Поэтому возмущения (турбулентность) воздушного потока в зоне теплопоглощающих частей 24, 25 приводят к значительному повышению эффективности теплообмена при минимальном повышении аэродинамического сопротивления воздушному потоку. Радиаторные пластины 20, образующие множество элементарных каналов, могут иметь имеют разную толщину (см фиг.3, фиг.21). Группы I и III толстых пластин 20 располагаются, как минимум, по краям и обеспечивают механическую прочность первого радиатора 12, исполняя роль несущей конструкции. Группа II тонких пластин 20 вызывает минимальные возмущения (турбулентность) при огибании их воздушным потоком на входе и выходе из первого радиатора 12. Выступающие за торцы прокладок 23 участки 27 радиаторных пластин 20 могут иметь как прямые кромки 28 (см фиг.8), закругленные кромки 29 (см. фиг.9, фиг.10), так и заостренные кромки 30 (см фиг.11, фиг.12). Теплопроводящие прокладки 23 могут быть скреплены с прямоугольными выступами 31 (см. фиг.6, фиг.7, фиг.8) радиаторных пластин 20. В этом случае теплопроводящие прокладки 23 устанавливают заподлицо с внешними кромками прямоугольных противолежащих выступов 31, а толщину теплопроводящих прокладок 23 по всей их длине (см фиг.9) или на части их длины (фиг.10) выполняют больше высоты прямоугольных выступов 31 радиаторных пластин 20, тем самым образуя обращенные друг к другу выступы 32, турбулизирующие воздушный поток. Радиаторные пластины 20 могут быть сформированы в несколько групп, например, в три группы IV, V и VI (см. фиг.4), выполненные из металлов с различной теплопроводностью, например, группы IV и VI радиаторных пластин 20 изготовлены из алюминия, а группа V радиаторных пластин 20, расположенная над источником тепла, изготовлена из меди. Теплопроводящие прокладки 23 в первом радиаторе 12 могут быть также выполнены из металлов с различной теплопроводностью и разной ширины (см. фиг.21, фиг.22). Не изменяя геометрические размеры первого радиатора 12, применяя более тонкие радиаторные пластины 20 в зависимости от поставленной задачи, можно или увеличивать количество пластин 20 (площадь теплоотдачи) или увеличивать зазор между ними, увеличивая тем самым эффективное сечение элементарного воздушного канала (пространство между соседними радиаторными пластинами 20). Радиоэлектронный блок 1 может содержать (см. фиг.1), как первые радиаторы 12, устанавливаемые под радиокомпонентами с наибольшим тепловыделением, так и один или несколько вторых радиаторов 33 U-образной формы (см. фиг.13, фиг.14, фиг.15) и/или L-образной формы (см. фиг.16, фиг.17), отводящих тепло от мест менее интенсивного тепловыделения Радиаторы 33 закрепляют на теплопроводящих панелях 2, например, припоем или теплопроводящим клеем, а, для прочности, также заклепкой 34 (см. фиг.6). Вторые радиаторы 33 могут иметь скругленные кромки (см. фиг.18, фиг.19, фиг.20), что облегчает их изготовление гибкой из пластины. Второй радиатор 33 П-образной формы содержит две радиаторные пластины 35, соединенные основанием 36. В основании 36 выполнено сквозное отверстие 37 под заклепку 34. Второй радиатор 33 L-образной формы (см. фиг.17, фиг.18, фиг.19) содержит одну радиаторную пластину 35, соединенную с укороченным основанием 38. В основании 38 также выполнено сквозное отверстие 37 под заклепку 34. Радиоэлектронный блок 1 может быть снабжен ручками 39.
Заявляемый радиоэлектронный блок 1 используют следующим образом К двум теплопроводящим панелям 8 прикрепляют в местах расположения электро-радиоэлементов с менее интенсивным тепловыделением вторые радиаторы 33 U-образной формы и/или L-образной формы. В отверстия 26 теплопроводящих панелей 8 запрессовывают теплопоглощающие части 24, 25 первых радиаторов 12 для отвода тепла от мощных тепловыделяющих элементов. На внешних поверхностях теплопроводящих панелей 8 монтируют электро-радиоэлементы электрических цепей. Заполненные теплопроводящие панели 8 прикрепляют к боковым панелям 9, например, с помощью винтов, при этом горизонтальные полки 15 охватывают теплопроводящие панели 8. Две пары поперечных планок 10 и 11 надевают соответственно на верхние выступы 13 и нижние выступы 14 боковых панелей 9 и прикрепляют к вертикальным полкам 17, например с помощью винтов. К вертикальным полкам 16 боковых панелей 9 винтами прикрепляют заднюю стенку 4 и переднюю стенку 6. Горизонтальные кромки верхней части 2 и нижней части 3 разъемного корпуса блока 1 вставляют в пазы горизонтальных прижимных планок 18 и зажимают, завинчивая винтов 19. Ручки 39 прикрепляют к верхним выступам 13 и нижним выступам 14 боковых панелей 9 винтами или болтами 40.
Заявляемая полезная модель была использована для оконечных каскадов усилителей мощности телевизионных передатчиков мощностью 600 Вт в аналоговом формате вещания с двойными симметричными теплопроводящими панелями и мощностью 200 Вт в цифровом формате вещания с одной теплопроводящей панелью. Суммарная мощность теплового рассеивания в усилителе мощности (4 мощных полевых транзистора BLF - 878 и 2 балластных керамических резистора) - 1000 Вт.