УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ПЛАТ
DEVICE FOR COOLING ELECTRONIC BOARDS

Изобретение относится к электронике и может быть использовано для обеспечения требуемых тепловых режимов элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), в частности электронных плат.
Прототипом изобретения является прибор, описанный в [1]. Устройство содержит каскадную термоэлектрическую батарею (ТЭБ), состоящую из базовой ТЭБ, составляющую нижний каскад и дополнительных ТЭБ, образующих верхние каскады, теплопереходы и теплообменник. На холодные спаи дополнительных ТЭБ и теплопереходы помещается электронная плата с тепловыделяющими элементами. Размещение дополнительных ТЭБ осуществляется таким образом, чтобы их холодные спаи были расположены под наиболее тепловыделяющими элементами электронной платы. 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. Охлаждение 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 этом 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.
Недостатком устройства является необходимость использования многокаскадной ТЭБ, изготовление которой технологически сложнее, чем однокаскадных ТЭБ, кроме того, при реализации неравномерного охлаждения указанным образом имеют место определенные трудности в согласовании режимов работы отдельных каскадов ТЭБ и соответственно питании их электрической энергией.
Целью изобретения является упрощение конструкции и технологии изготовления устройства, а также возможности согласования режимов работы ТЭБ.
Для достижения указанной цели предлагается использование однокаскадных ТЭБ, размещаемых в местах установки элементов РЭА, наиболее критичных к температурному режиму функционирования или требующих существенного снижения температуры. ТЭБ устанавливаются в углублениях на поверхности металлической емкости, частично заполненной легко испаряющимся жидким теплоносителем, имеющим большое значение теплоты испарения и температуру испарения в диапазоне 35-65°С, контактирующей с остальной частью электронной платы.
Конструкция устройства приведена на чертеже. Устройство содержит металлическую емкость 1, частично заполненную легко испаряющимся жидким теплоносителем, имеющим большое значение теплоты испарения и температуру испарения в диапазоне 35-65°С. Поверхность емкости 1, на которую устанавливается электронная плата 2 с соответствующими тепловыделяющими элементами РЭА 3, выполнена профилированной с образованием углублений в местах размещения наиболее критичных к температурному режиму функционирования или требующих существенного снижения температуры элементов РЭА 3. В указанных углублениях установлены ТЭБ 4, запитываемые энергией от источника постоянного электрического тока (на чертеже не показан). Размеры углублений подбираются таким образом, чтобы они соответствовали размерам ТЭБ 4.
Устройство работает следующим образом.
Тепло, поступающее от элементов РЭА 3, установленных на электронной плате 2, передается металлической емкости 1 и через поверхность соприкосновения теплоносителю. Далее происходит прогрев теплоносителя до температуры испарения и процесс испарения, сопровождающийся поглощением теплоты, тратящейся на изменение его агрегатного состояния. Теплоотвод за счет изменения агрегатного состояния теплоносителя является базовым и может быть использован для обеспечения необходимого температурного режима функционирования элементов РЭА 3, не требующих существенного снижения температуры, либо не критичных к существенной величине перегрева по отношению к окружающей среде.
Для охлаждения элементов РЭА, особо критичных к перегревам или требующих существенного снижения температуры, используются ТЭБ 4, которые организуют дополнительный теплосъем, причем величина холодопроизводительности каждой ТЭБ 4 определяется в соответствии с уровнем тепловыделений конкретного элемента РЭА 3. При этом отвод теплоты от горячих спаев ТЭБ осуществляется также в содержащийся в емкости 1 теплоноситель, количество которого рассчитывается исходя из длительности функционирования элементов РЭА 3, мощности их тепловыделений, теплопроизводительности ТЭБ 4, а также условий эксплуатации.
Литература
1. Патент РФ на изобретение №2174292. Устройство для отвода тепла и термостабилизации электронных плат // Исмаилов Т.А., Евдулов О.В., Аминов Г.И., Юсуфов Ш.А.