[實用新型]一種電子負載的散熱系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420393932.2
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN203984859U
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張東來;陳琦;張曉峰;張健
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院;北京空間飛行器總體設(shè)計部
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248
• 代理人: 劉顯揚;黃曉笛

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種散熱裝置，特別涉及一種電子負載的散熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電力電子裝置的高可靠性、高功率密度、小型化和輕量化要求大功率電力電子器件必須高效散熱。小型化和輕量化的要求使得電子裝置散熱系統(tǒng)的熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計更重要。

一般傳統(tǒng)的強迫風(fēng)冷散熱方案為在散熱器基板面安裝元器件，散熱器基板面所在面的對面或散熱器翅片的兩個側(cè)面安裝風(fēng)扇對散熱片吹風(fēng)或抽風(fēng)進行對流換熱，如附圖1所示。這種簡單的散熱方式由于風(fēng)扇與散熱器完全開放，因此風(fēng)扇工作點的風(fēng)量沒有得到充分利用。由于風(fēng)扇安裝在機柜內(nèi)部邊緣處，風(fēng)扇運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪音較大；同時，由于散熱量大，需求的散熱器體積和重量較大。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種提高風(fēng)扇冷卻風(fēng)量利用率的電子負載散熱系統(tǒng)，改善傳統(tǒng)散熱系統(tǒng)中風(fēng)量不能充分利用的缺點。為了達到上述目的，本實用新型采取了以下技術(shù)方案：

一種電子負載散熱系統(tǒng)，包括散熱器、風(fēng)扇和風(fēng)罩；所述散熱器的上基板上安裝有大功率絕緣柵雙極型晶體管IGBT電子負載；所述散熱器為中空的長方體管狀結(jié)構(gòu)，中空部分為風(fēng)道；所述散熱器風(fēng)道的進風(fēng)口沒有遮擋，出風(fēng)口安裝風(fēng)扇，風(fēng)扇采用抽風(fēng)冷卻的方式工作，在出風(fēng)口與所述風(fēng)扇之間安裝所述風(fēng)罩。

進一步地，所述散熱器為雙基板散熱器，上基板安裝有大功率IGBT，下基板便于散熱器在機柜內(nèi)的安裝固定。

進一步的，所述風(fēng)扇為四風(fēng)扇并聯(lián)。

進一步的，所述散熱器為材料為鋁。

本實用新型的有益效果是：采用雙基板散熱器且在散熱器和風(fēng)扇間加裝風(fēng)罩、多個風(fēng)扇并聯(lián)、抽風(fēng)冷卻的方式對大功率IGBT進行冷卻，減小了風(fēng)扇風(fēng)量泄漏，提高了風(fēng)扇冷卻風(fēng)量的利用率，同時便于散熱器在機柜內(nèi)的安裝，風(fēng)扇并聯(lián)增大了風(fēng)量。將散熱風(fēng)扇安裝在散熱器風(fēng)道的出風(fēng)口處且采用抽風(fēng)冷卻方式減小了散熱系統(tǒng)的總散熱量。在較惡劣的環(huán)境條件下，本實用新型的散熱系統(tǒng)的散熱器表面溫度更低，散熱效果更好。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)的電子負載散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的電子負載散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為單基板散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為雙基板散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型的電子負載散熱系統(tǒng)的風(fēng)扇工作點的參數(shù)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖說明及具體實施方式對本實用新型進一步說明。

如附圖2所示為本實用新型的電子負載散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該散熱系統(tǒng)包括散熱器、風(fēng)扇和風(fēng)罩。散熱器的上基板上安裝有大功率的IGBT電子負載。散熱器為中空的長方體管狀結(jié)構(gòu)，中空部分為風(fēng)道，風(fēng)道的進風(fēng)口沒有遮擋，出風(fēng)口與風(fēng)扇之間安裝了風(fēng)罩。

如附圖3所示，是單基板散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，該剖面是平行于進風(fēng)口的豎剖面，單基板散熱器只有上基板，在上基板上安裝大功率IGBT；如附圖4所示，是雙基板散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，該剖面是平行于進風(fēng)口的豎剖面，雙基板散熱器有上基板和下基板，在上基板上安裝大功率IGBT，下基板便于散熱器在機柜內(nèi)的安裝固定。

本實用新型的電子負載散熱系統(tǒng)的工作原理如下。

散熱器風(fēng)道所在的兩個對面分別為進風(fēng)口和出風(fēng)口，直通的風(fēng)道減小了風(fēng)扇風(fēng)量流過散熱器的風(fēng)阻。IGBT元件正常工作時產(chǎn)生的熱量首先傳導(dǎo)至散熱器基板上，接著出風(fēng)口處的風(fēng)扇轉(zhuǎn)動從進風(fēng)口吸入的冷氣體與散熱器基板下方風(fēng)道的內(nèi)部表面接觸，通過風(fēng)扇吸入的冷氣體與散熱器風(fēng)道表面間的對流換熱將IGBT元件產(chǎn)生的熱量吸收，吸收熱量溫度升高后的熱氣體通過風(fēng)罩及出風(fēng)口排出至散熱器外部，最后將熱量散至放置電子設(shè)備的機柜外部。

根據(jù)能量守恒原則得出電子負載散熱所需要的總風(fēng)量為：

Q=PρCpΔT,]]>

其中，Q為系統(tǒng)散熱所需的空氣流量，P為系統(tǒng)的總發(fā)熱量，ρ為空氣的密度，C_p為空氣的比熱，ΔT為散熱系統(tǒng)進出風(fēng)口的溫度差。