[發(fā)明專利]電子設(shè)備高導(dǎo)熱風(fēng)冷機(jī)架

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010355518.2
• 申請(qǐng)日: 2020-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN111565542A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 管志宏;劉正偉;楊德春;黃賢浪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南電子技術(shù)研究所(中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所)
• 主分類號(hào): H05K7/20
• 分類號(hào): H05K7/20
• 代理公司: 成飛(集團(tuán))公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發(fā)明公開的一種電子設(shè)備高導(dǎo)熱風(fēng)冷機(jī)架，主要用于航空、通信電子設(shè)備。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：在導(dǎo)熱風(fēng)冷機(jī)架內(nèi)的模塊承載區(qū)域的中部設(shè)有上下隔層相連的活動(dòng)風(fēng)冷隔板，每個(gè)模塊承載區(qū)域內(nèi)有通過楔形鎖緊條安裝于機(jī)架導(dǎo)軌槽內(nèi)的高熱耗模塊和普通風(fēng)冷模塊，高熱耗模塊通過楔形鎖緊條的壓力將整個(gè)模塊側(cè)面貼在導(dǎo)流板左邊外表面，產(chǎn)生的熱量通過模塊本體表面?zhèn)鲗?dǎo)到活動(dòng)風(fēng)冷隔板上，通過其風(fēng)道將冷空氣帶走；機(jī)架箱體兩側(cè)冷風(fēng)機(jī)組件產(chǎn)生的工作流體，從活動(dòng)風(fēng)冷隔板相向進(jìn)入每個(gè)模塊承載區(qū)域建立暢通的風(fēng)道，冷空氣從活動(dòng)風(fēng)冷隔板中間進(jìn)入，在風(fēng)道中進(jìn)行空氣流動(dòng)，在機(jī)架風(fēng)冷隔板風(fēng)道內(nèi)進(jìn)行空氣閉式循環(huán)，帶走高熱耗模塊和/或風(fēng)冷模塊的熱量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種主要用于航空、通信電子設(shè)備的高導(dǎo)熱風(fēng)冷機(jī)架。

背景技術(shù)

電子設(shè)備通常要求有較高的可靠性，優(yōu)良的散熱是電子設(shè)備可靠工作的重要保障。在電子設(shè)備中，主要的發(fā)熱量是由高功率器件產(chǎn)生，所以高功率器件的散熱是整個(gè)電子設(shè)備散熱的關(guān)鍵。由于電子設(shè)備中普遍使用了多層電路板和高密度的表面貼裝元件,電子元器件和設(shè)備在工作時(shí)會(huì)耗散大量熱量,熱流密度增高,為保證元器件和通信設(shè)備的可靠性,必須對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行合理的熱設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的電子設(shè)備多采用機(jī)柜及功能機(jī)架進(jìn)行集中化安裝調(diào)試，以節(jié)省安裝空間及重量，機(jī)架內(nèi)部依據(jù)功能劃分為多個(gè)模塊，每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)單一功能，并通過機(jī)構(gòu)安裝于機(jī)架內(nèi)，由于機(jī)架中功能模塊較多、熱耗大，采用自然散熱方式是不夠的,通常必須采用強(qiáng)迫通風(fēng)散熱。強(qiáng)迫通風(fēng)是利用風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽風(fēng)或鼓風(fēng),以加強(qiáng)設(shè)備內(nèi)空氣流動(dòng)速度,達(dá)到散熱的目的。

由于強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱工作可靠、易于維修保養(yǎng)、成本相對(duì)較低，所以在需要散熱的電子設(shè)備冷卻系統(tǒng)中被廣泛采用，同時(shí)也是高功率器件采取的主要冷卻形式。強(qiáng)迫通風(fēng)是利用風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽風(fēng)或鼓風(fēng),以加強(qiáng)設(shè)備內(nèi)空氣流動(dòng)速度,達(dá)到散熱的目的。采用強(qiáng)迫通風(fēng)散熱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于機(jī)架的設(shè)計(jì)和機(jī)架內(nèi)風(fēng)道的設(shè)計(jì)，以便合理地控制和分配氣流。當(dāng)代電子技術(shù)的發(fā)展極為迅速,高速率大容量而且由于電磁屏蔽的需要,機(jī)架的左右側(cè)板、上下托板與面板之間形成了一個(gè)較緊密的金屬盒體,影響了機(jī)架內(nèi)模塊與外界環(huán)境正常的熱交換,同時(shí)設(shè)備可能需要長期在極端的環(huán)境條件下運(yùn)行,因此若沒有良好的散熱,可能會(huì)損壞部分對(duì)溫度比較敏感的模塊,使設(shè)備無法正常工作。其中的風(fēng)冷機(jī)架主要由風(fēng)機(jī)或者環(huán)控風(fēng)作為主要的冷卻手段，采用符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的接口，多個(gè)機(jī)架構(gòu)件及至少1個(gè)風(fēng)機(jī)組件或飛機(jī)環(huán)控風(fēng)入口組合而成綜合性設(shè)備。傳統(tǒng)風(fēng)冷機(jī)架內(nèi)的模塊通常采用傳導(dǎo)散熱的模式工作，機(jī)架內(nèi)的模塊通過楔形鎖緊條安裝于機(jī)架的導(dǎo)軌槽內(nèi)，通過楔形鎖緊條提高的力將肋條壓在導(dǎo)軌槽上，通過肋條將熱量導(dǎo)出至機(jī)架隔板上的導(dǎo)軌槽，由冷板內(nèi)的冷卻風(fēng)將熱量帶走到熱沉。由于傳熱面積小、熱阻大、傳導(dǎo)路徑長，效率較低。傳統(tǒng)風(fēng)冷機(jī)架內(nèi)部的模塊對(duì)于熱耗有一定上限限制，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)部模塊熱耗一般不能超過50W，否則將無法正常工作。通常，機(jī)架內(nèi)大部分模塊都滿足小于50W的要求，但總有極少部分模塊，比如功放、電源等模塊熱耗超過要求。不滿足要求的模塊在現(xiàn)階段主要通過以下兩種方式處理：

1)移除出機(jī)架，作為獨(dú)立模塊進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)；

2)改變散熱方式，采用液冷的方式，提高單個(gè)模塊的散熱能力。

以上方式均有著極大的局限性，都是以增加體積和重量為代價(jià)來解決問題的，經(jīng)常無法滿足飛機(jī)上極度嚴(yán)格的空間和重量要求，極大的限制了風(fēng)冷機(jī)架的使用范圍。針對(duì)以上傳統(tǒng)風(fēng)冷機(jī)架的局限性，急需研究一種新的風(fēng)冷機(jī)架結(jié)構(gòu)形式，對(duì)于極少數(shù)高熱耗模塊進(jìn)行有針對(duì)性的散熱措施，以保證這類模塊可以在機(jī)架內(nèi)正常工作。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服傳導(dǎo)散熱風(fēng)冷機(jī)架的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是針對(duì)電子設(shè)備中高功率器件的熱設(shè)計(jì)問題，提供一種能夠大幅度提高機(jī)架內(nèi)高熱耗模塊的散熱能力，使得風(fēng)冷機(jī)架在不改變體積重量的條件下，提高機(jī)架對(duì)高熱耗模塊的適應(yīng)能力的電子設(shè)備高導(dǎo)熱風(fēng)冷機(jī)架。