[發明專利]帶壓縮機的功率器件熱控制器

無效

• 申請號: 200710048428.3
• 申請日: 2007-02-08
• 公開（公告）號: CN101242728A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 李建民
• 申請（專利權）人: 李建民
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電子器件的熱控制與熱管理，用于電子器件的散熱，特別是功率器件的散熱。

背景技術

電子器件的熱管理與熱控制是保證其能夠正常工作的技術方法，電子器件的工作環境溫度，將影響電子器件的壽命和可靠性。電子器件中，功率器件包括各類功率模塊，主要有二極管整流模塊、晶閘管模塊、低壓場效應模塊、中-高壓絕緣柵雙級晶體管模塊、智能功率模塊等等，主要用于電源、工業變頻、變頻家電、電力牽引等多個領域。現有的功率器件的熱管理技術方法是通過鋁型材進行散熱，鋁型材由擠壓式發展到插片式，近來也有采用熱管式來實現對電子器件的散熱器。隨著電子器件的發展，特別是功率器件的發展，需要越來越大的散熱功率，目前普通的以達到幾千瓦的散熱量，這樣使得鋁型材的體積和重量越來越大，較大的鋁型材已經超過一百公斤，而且在一套設備上經常有幾套甚至幾十套散熱器，這樣增大了設備的重量和體積，即使如此，受到鋁型材傳熱的熱流密度、熱阻的限制，即使增加散熱器的面積和體積仍無法采用鋁型材來實現對特別大功率的功率器件的散熱。

除了上述的強制風冷的散熱方法外，還采用水冷的方法實現對功率器件的散熱，通常要采用長流水或設計一個蓄水池，通過一個泵將長流水或水池中的水循環來實現對功率器件的溫度控制，不但需要一個較大的水池、占用較大的空間，而且循環水將有結垢和漏水的問題，不便于移動和使用。

對于高溫環境，現有的散熱器的技術方法是將熱量傳到環境中去，如果環境溫度很高，功率器件的溫度也同時增加，現有的技術方法無法實現將器件的溫度控制在低于環境溫度，對于高溫環境，也需要一種技術方法使得器件的溫度低于環境溫度。

現有的技術方法僅是采用金屬材料的傳熱方法實現散熱，無法實現低于環境溫度的溫度控制和調節。

發明內容

本發明的目的就是改變傳統的被動的散熱方法，采用主動的溫度控制的方法，實現對功率器件的主動的熱管理和溫度控制，并可以實現將被控制器件的溫度控制在低于環境溫度，以保證器件正常的工作。本發明的技術方法就是采用壓縮機制冷的方法來實現對功率器件的溫度控制及熱管理，通過一個與功率器件相連接的冷板來實現對功率器件的熱管理及溫度控制，冷板作為制冷系統的蒸發器/冷凝器，與壓縮機、換熱器、膨脹閥構成一套制冷系統，通過壓縮制冷原理實現對功率器件的熱管理及溫度控制。

此種技術方法的優點為：

1、采用壓縮制冷的技術方法來實現對器件的溫度控制及熱管理，能夠保證器件的溫度被控制在較低的溫度區間內，并且可以實現使被控制器件的溫度低于環境溫度；

2、采用這種方法改變了傳統技術方法的被動式將熱量散發到環境中去，受環境溫度限制的缺點，可以實現對被控制器件的主動溫度控制，減少了環境溫度對被控制器件的影響和限制；

3、此種技術方法比現有的技術方法可以減少體積和重量，可以實現相對精確的溫度控制。

具體發明內容如下：

含有至少一個壓縮機、一個冷板、一個換熱器，冷板的一端直接與功率器件的連接，冷板成為壓縮機制冷/加熱的蒸發端/冷凝段，冷板、壓縮機、膨脹閥、換熱器構成一個壓縮機制冷系統。

冷板為下列一種：

A、嵌入結構，將通有工作介質的管道嵌入到一個平板上的凹槽中；

B、整體結構，將平板制造成為一個其內部含有至少有一個進口和至少一個出口相互連通的通道；

C、箱體結構，內部為一個空腔的箱體，在空腔上加工有至少一個進口和至少一個出口。

對于不同結構的冷板，采用下列方式與功率器件連接：

A、嵌入結構的冷板，通過在冷板上的非嵌入部分上加工上螺孔，將功率器件直接通過螺栓連接在冷板上；

B、整體架構的冷板，通過在冷板上的非通道部分上加工上螺孔，將功率器件直接通過螺栓連接在冷板上；

C、箱體結構的冷板，在箱體的空腔上加工上至少一端加工有羅紋的連接支撐件，將功率器件通過在連接支撐件上的螺栓連接。

在冷板與功率器件之間放置有導熱膏或導熱墊。

對于多個功率器件，通過將多個冷板串聯和/或并聯進行連接。

換熱器通過直接風冷、水冷、與其它冷/熱源換熱實現熱交換。

為了增加制冷系統的可靠性，在一個制冷系統上設置由多個壓縮機，以便在一個損壞時可以啟動另外一個進行工作，或多個壓縮機進行間歇輪換工作。

在制冷系統上設計有溫度控制裝置，通過調節壓縮機的工作與不工作或功率大小的變化來控制功率器件的溫度。

在連通的管道中，至少設置有一段管道為非金屬管道；用于滿足電磁屏蔽或絕緣要求。