[發明專利]一種電子余熱收集裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 202111083340.1
• 申請日: 2021-09-16
• 公開（公告）號: CN113555492B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 張倫嘉;李霄;徐遷;楊凝;戴揚;汪志強
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司信息科學研究院
• 主分類號: H01L35/30
• 分類號: H01L35/30;H01L23/473;H05K7/20;H01M10/46;H02N11/00;F28D21/00;G05D23/30
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理有限公司 11226
• 代理人: 李明;趙吉陽

一種電子余熱收集裝置及其控制方法，該裝置包括：散熱片、微通道式熱端絕緣層、熱端導電片、半導體溫差電池組、冷端導電片、微通道式冷端絕緣層、儲能電池、泵組、半導體測溫模塊、測溫電路。電子系統的熱量通過散熱片及微通道式熱端絕緣層傳導至熱端導電片，形成半導體溫差電池組的高溫端；微通道式冷端絕緣層形成半導體溫差電池組的低溫端，半導體測溫模塊進行溫度檢測，泵組根據測溫信息，調節進入到微通道式熱端絕緣層和冷端絕緣層的冷卻介質流量，分別實現對半導體溫差電池組的高溫端和低溫端的溫度控制。電子余熱收集裝置通過溫差電池將自身產生的熱量用于溫度檢測、微通道散熱與電池儲能，高效利用了系統自熱。

技術領域

本發明涉及電子器件領域，特別的，涉及一種電子余熱收集裝置及其控制方法。

背景技術

當今社會與科技正朝著電子化、信息化和智能化的趨勢升級，這一趨勢加速了電子產品朝輕量化、高性能和多功能的形態發展。電子設備在工作時會產生大量的焦耳熱，尤其是CPU、GPU、功率放大器等功耗較高的器件。然而受到電子設備尺寸、制作工藝以及轉化效率等眾多因素的影響，電子余熱一直無法被有效利用。目前對電子設備的熱管理技術主要集中在散熱領域，而如何有效地將電子設備的散熱與余熱利用功能進行一體化集成是電子行業的研究熱點與難點，對電子行業能源利用效率的提升具有重大意義。

半導體溫差發電技術基于塞貝克原理，是指將兩種不同類型（N型和P型）半導體材料的一端串聯并置于高溫環境，另一端開路并置于低溫環境。高溫端的載流子在熱激發的作用下向低溫端擴散，由于低溫端為開路，載流子在低溫端堆積并在材料內部形成電動勢。兩端溫差越大，形成的電動勢越大；通過將多個N型和P型半導體串聯組成半導體溫差電池組，就可得到足夠高的電壓，形成半導體溫差發電機。

發明內容

本發明的目的在于提出一種電子余熱收集裝置及其控制方法，能夠有效的降低半導體設備的散熱，并利用余熱，提高散熱效率。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種電子余熱收集裝置，包括：

散熱片、微通道式熱端絕緣層、熱端導電片、半導體溫差電池組、冷端導電片、微通道式冷端絕緣層、泵組、半導體測溫模塊、儲能電池和測溫電路；

其中所述散熱片與發熱區域緊密貼合，用于傳輸熱量；

所述微通道式熱端絕緣層，一側被加工成開口微槽道，該側與所述散熱片緊密貼合以形成容納冷卻介質的微通道空間，另外一側與所述熱端導電片貼合，所述微通道式熱端絕緣層為所述電子余熱收集裝置的高溫端；

多個所述熱端導電片，用于與所述微通道式熱端絕緣層無開口微槽道的另一側緊密貼合；

所述微通道式冷端絕緣層，其一側被加工成開口式結構或者閉口式結構的微槽道，另外一側與所述冷端導電片貼合，所述微通道式冷端絕緣層為所述電子余熱收集裝置的低溫端；

多個所述冷端導電片，一側面向所述熱端導電片，另外一側與所述微通道式冷端絕緣層無微槽道的另一側緊密貼合；

所述半導體溫差電池組，位于所述熱端導電片與所述冷端導電片之間，并由若干個P型半導體和若干個N型半導體材料組成，其中，所述P型半導體與所述N型半導體通過所述熱端導電片和所述冷端導電片串聯連接；

所述半導體測溫模塊，包括測溫電路，并通過所述測溫電路對所述微通道式熱端絕緣層和所述微通道式冷端絕緣層進行溫度檢測；

所述泵組，至少包括兩個泵，其中一個泵用于控制進入到所述微通道式熱端絕緣層的冷卻介質，另一個泵用于控制進入到所述微通道式冷端絕緣層的冷卻介質，用于根據所述半導體測溫模塊的溫度檢測結果，控制泵的運轉，從而分別調節進入到微通道式熱端絕緣層和微通道式冷端絕緣層的冷卻介質流量；

所述儲能電池，用于通過引線將所述半導體溫差電池組的發電量進行存儲。