[發明專利]一種集成溫度傳感器的微流道自適應散熱系統

有效

• 申請號: 202010216038.8
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111405818B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 王韜;安春全;吳傳貴
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

一種集成溫度傳感器的微流道自適應散熱系統，屬于熱管理領域。該散熱系統包括壓電微泵、微流道散熱器、數據采集器、函數發生器、電壓放大器和自適應控制器；自適應控制器控制數據采集器采集微流道散熱器內溫度傳感器的電阻值，電阻值轉化為溫度后，將該測得溫度與設定溫度進行比較處理，輸出的結果經電壓放大器放大信號后輸入函數發生器，通過函數發生器輸出的波形改變壓電微泵的輸出流量。本發明實現了微流道散熱器溫度的實時監測與控制，通過整個系統的閉環反饋控制，使微流道散熱器的溫度始終保持在設定溫度基本不變。本發明散熱能力好，溫度均勻性好，有效提高了散熱系統的穩定性，適用于電子芯片、功率器件或其他設備的熱管理。

技術領域

本發明屬于熱管理領域，涉及微流道散熱器，具體涉及一種集成溫度傳感器的微流道自適應散熱系統。

背景技術

微流道散熱器主要是為了解決高密度電子器件的冷卻和微電子機械系統的傳熱問題而發展出來的，其結構是在散熱器內形成一定數量的互不影響的微小流道，使液體從中分流，達到更好的散熱效果。在單層微流道散熱器中，冷卻劑在一個方向上流過微通道帶走底部壁上的熱量，流過的流量不同，帶走的熱量也不一樣。然而在實際應用中，電子芯片和功率器件的功率并不是一成不變的，時高時低，產生的熱量也會隨之變化，外部環境溫度也會對其工作溫度產生影響。因此進一步掌控微流道散熱器內的溫度，并根據實際工作情況改變微流道散熱器的工作效率或散熱能力，對實際應用中電子芯片和功率器件的熱管理具有重要作用和意義。

然而，目前的微流道散熱器并不具備隨工作溫度變化調整散熱能力的功能。現有的技術通常是在微流道散熱器的入液口和出液口各外置一個溫度傳感器，或者在冷卻液循環系統中的非微流道散熱器的某一個位置外接溫度傳感器，又或者在流道內部內置溫度傳感器，來完成對冷卻液溫度的讀取和反饋。但是都只起到了監測讀取溫度的功能，當器件溫度升高，微流道散熱器并不會增加流量來使器件溫度降低，而溫度過高可能會使器件損壞；當器件溫度降低，微流道散熱器也不會降低功率減少流量來節約能耗。

發明內容

針對現有技術存在的不足，為使微流道散熱器根據實際工作溫度變化來改變工作效率或散熱能力，從而使電子芯片和器件的工作溫度盡可能保持在一個適宜溫度，本發明提出了一種集成溫度傳感器的微流道自適應散熱系統。

本發明采用的技術方案如下：

一種集成溫度傳感器的微流道自適應散熱系統，其特征在于，包括壓電微泵、微流道散熱器、數據采集器、函數發生器、電壓放大器和自適應控制器；其中，所述微流道散熱器為集成溫度傳感器的微流道散熱器，所述自適應控制器包括中心控制單元、數據采集單元、溫度轉換單元、溫度比較單元、數據處理單元和信號輸出單元；

中心控制單元通過數據采集單元控制數據采集器，使數據采集器采集溫度傳感器的電阻值；采集到的電阻值經溫度轉換單元，將電阻值轉換為溫度后，傳輸至溫度比較單元；溫度比較單元將轉換得到的溫度T與設定溫度T₀進行比較，得到的結果傳輸至數據處理單元；數據處理單元根據比較得到的結果進行處理，當測得溫度T＞設定溫度T₀時，若T－T₀＞3，則輸出U＝12，否則輸出U＝1/3(T－T₀)²+8/3(T－T₀)+1；當測得溫度T≤設定溫度T₀時，則輸出U＝1，其中U為傳遞到下一單元的電壓信號值；數據處理單元輸出的信號傳輸至信號輸出單元，中心控制單元控制信號輸出單元，將信號輸出單元接收到的信號傳輸至電壓放大器，經電壓放大器放大信號后輸入函數發生器；函數發生器輸出的波形改變壓電微泵的輸出流量，進而調整微流道散熱器的散熱能力，實現控制微流道散熱器內溫度的目的。

進一步地，所述壓電微泵為流量可調節的泵。

進一步地，所述微流道散熱器為集成了至少一個溫度傳感器的微流道散熱器，所述溫度傳感器集成于微流道底部。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：