Пассивная система охлаждения электронных компонент печатных плат

Изобретение относится к области электроники, в частности к охлаждению теплонапряженных компонентов постоянно работающих электронных приборов, включая компьютеры, а также к области теплотехники, в частности к тепловым трубам. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения за счет снижения термического сопротивления переходных контактных зон. Пассивная система охлаждения электронных компонент печатных плат содержит тепловые трубы, зоны конденсации и зоны испарения которых через тепловые интерфейсы сопряжены с радиатором и поверхностями тепловыделяющих элементов печатных плат соответственно, тепловые трубы выполнены упругими, при этом для печатной платы, установленной горизонтально и параллельно радиатору, тепловые трубы расположены вертикально между каждым тепловыделяющим элементом и радиатором, а для печатных плат, расположенных перпендикулярно радиатору, тепловые трубы выполнены в виде параллелепипедов, боковые и верхние поверхности которых сопряжены с поверхностями микросхем этих плат и радиатором соответственно, причем боковые поверхности параллелепипедов являются зонами испарения, а верхние поверхности - зонами конденсации. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электроники, в частности к охлаждению теплонапряженных компонентов постоянно работающих электронных приборов, включая компьютеры, а также к области теплотехники, в частности к тепловым трубам.

Многие современные электронные приборы содержат элементы, рассеивающие при работе большое количество тепла, поэтому, такие приборы нуждаются в эффективных системах обеспечения температурного режима. Наиболее актуальна эта проблема в вычислительной технике, работающей в круглосуточном режиме. Для вычислительной техники характерна высокая плотность рассеиваемого теплового потока, которая может достигать от 15 до 150 Вт/см2.

Известна «Пассивная система охлаждения настольного компьютера» (см. патент РФ №2297661 от 29.07.2005 опубликованный в БИ №11 от 20.04.2007 г.), содержащая тепловые трубы с зонами испарения и конденсации с расположенной между ними транспортной зоной, тепловые интерфейсы, сопряженные с зонами испарения и конденсации, и радиатор с вертикальным оребрением, выполненный в виде стенки системного бока компьютера, к которому присоединены тепловые интерфейсы зон конденсации.

Вышеуказанная система охлаждения является наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе и поэтому выбрана в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является жесткость конструкции, которая рассчитана на отвод тепла от конкретной платы с определенным расположением тепловыделяющих элементов. Прогрессивное развитие вычислительной техники приводит к быстрой смене плат на более современные и отсутствие универсальности систем охлаждения требует также частого их перепроектирования и нового изготовления.

Решаемой задачей является создание универсальной и эффективной пассивной системы охлаждения за счет разделения ее на несвязанные упругие тепловые трубы и общий радиатор.

Достигаемым техническим результатом является повышение эффективности охлаждения за счет выполнения тепловых труб упругими.

Для достижения технического результата в пассивной системе охлаждения электронных компонент печатных плат, содержащей тепловые трубы, зоны конденсации и зоны испарения которых через тепловые интерфейсы сопряжены с радиатором и поверхностями тепловыделяющих элементов печатных плат соответственно, новым является то, что тепловые трубы выполнены упругими, при этом для печатной платы, установленной горизонтально и параллельно радиатору, тепловые трубы расположены вертикально между каждым тепловыделяющим элементом и радиатором, а для печатных плат, расположенных перпендикулярно радиатору, тепловые трубы выполнены в виде параллелепипедов, боковые и верхние поверхности которых сопряжены с поверхностями микросхем этих плат и радиатором соответственно, причем боковые поверхности параллелепипедов являются зонами испарения, а верхние поверхности - зонами конденсации.

Выполнение тепловых труб упругими позволяет обеспечить надежный тепловой контакт с тепловыделяющими элементами и радиатором параллельным печатной плате, тем самым снизить термическое сопротивление переходных контактных зон.

В следствие того, что упругие тепловые трубы не связаны между собой, становится возможным установить их на печатную плату с любым расположением тепловыделяющих элементов, то есть добиться универсальности системы охлаждения.

Введение упругих тепловых труб, выполненных в виде параллепипедов позволяет отвести тепло от модулей памяти, расположенных перпендикулярно основной печатной плате.

На фиг.1 представлена заявляемая пассивная система охлаждения электронных компонент печатных плат.

На фиг.2 представлено сечение заявляемой системы охлаждения.

Пассивная система охлаждения электронных компонент печатных плат содержит тепловые трубы 1, зоны конденсации 2 и зоны испарения 3 которых через тепловые интерфейсы сопряжены с радиатором 4 и поверхностями тепловыделяющих элементов 5 печатных плат. Для печатной платы 6, установленной горизонтально и параллельно радиатору 4, тепловые трубы расположены вертикально между каждым тепловыделяющим элементом 5 и радиатором 4. Для печатных плат 7, расположенных перпендикулярно радиатору 4, тепловые трубы выполнены в виде параллелепипедов 8, боковые и верхние поверхности которых сопряжены с поверхностями микросхем этих плат 7 и радиатором 4.

Пассивная система охлаждения электронных компонент с упругими тепловыми трубами работает следующим образом.

Радиоэлементы 5, расположенные на печатных платах 6 и 7, выделяют тепло, которое через тепловые интерфейсы передается к зонам испарения 3 тепловых труб 1. Тепловые трубы 1 представляют собой заполненные теплоносителем герметичные теплопередающие устройства. Под воздействием тепловой энергии происходит испарение теплоносителя, в зоне испарения 3 тепловых труб 1. Затем тепловая энергия переносится паром в виде скрытой теплоты испарения в зону конденсации 2 тепловых труб, которая находится с тепловом контакте с радиатором 4. Циркулирующая в радиаторе 4 жидкость отводит выделенное радиоэлементами 5 тепло. Сконденсированный в зоне 2 теплоноситель под действием гравитационных сил (термосифонный режим) возвращается в зону испарения 3 тепловых труб 1. Таким образом, осуществляется процесс теплопередачи.

Числовое моделирование подтверждает работоспособность систем охлаждения.

Предполагается изготовление опытного образца пассивной системы охлаждения.

Пассивная система охлаждения электронных компонент печатных плат, содержащая тепловые трубы, зоны конденсации и зоны испарения которых через тепловые интерфейсы сопряжены с радиатором и поверхностями тепловыделяющих элементов печатных плат соответственно, отличающаяся тем, что тепловые трубы выполнены упругими, при этом для печатной платы, установленной горизонтально и параллельно радиатору, тепловые трубы расположены вертикально между каждым тепловыделяющим элементом и радиатором, а для печатных плат, расположенных перпендикулярно радиатору, тепловые трубы выполнены в виде параллелепипедов, боковые и верхние поверхности которых сопряжены с поверхностями микросхем этих плат и радиатором соответственно, причем боковые поверхности параллелепипедов являются зонами испарения, а верхние поверхности - зонами конденсации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам охлаждения и, в частности, к системам жидкостного охлаждения электронных устройств. Техническим результатом является повышение эффективности технологического процесса работы по обслуживанию сложных электронных устройств.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в повышении плотности установки вычислительных узлов и обеспечении функционирования серверной фермы при отрицательных температурах окружающей среды.

Изобретение относится к способу охлаждения электронного оборудования, например, установленного в приборных и распределительных или серверных шкафах, и к системе, реализующей этот способ.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в расширении арсенала технических возможностей серверных ферм.

Изобретение относится к способу и устройству для охлаждения электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков (3), встроенных в приборных шкафах (2, 20), потерянное тепло которых охлаждается проводимой по циркуляционному контуру охлаждающей жидкостью.

Изобретение относится к системам охлаждения тепловыделяющего оборудования, в частности вычислительной техники и телекоммуникационной техники, и может быть использовано при построении инженерных систем для центров обработки данных как стационарных модульных, так и мобильных.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для нормализации температуры электронных компонентов, в частности центральных процессорных устройств (ЦПУ) современных компьютеров, особенно промышленных компьютеров, предназначенных для установки в уличных условиях или в помещениях при неблагоприятных условиях внешней среды: повышенной запыленности, повышенной влажности, а также при повышенных температурах.

Изобретение относится к средствам защиты микроэлектронного оборудования от внешних разрушающих факторов, таких как высокотемпературные огневые воздействия, ударные перегрузки, статические давления, а также от длительного воздействия повышенной температуры, и может быть использовано при создании защищенных бортовых накопителей полетной информации для самолетов и вертолетов, а также защищенных накопителей информации для других транспортных средств.

Изобретение относится к системам охлаждения центров хранения и обработки данных. .

Изобретение относится к конструкции здания для компьютерного (вычислительного) центра, предназначенной для размещения множества коммуникационных стоек (шкафов), которые предоставляют пространство для помещения в него компьютерных аппаратных средств. Технический результат - создание вычислительного центра, который имеет более эффективный и универсальный механизм охлаждения для стоек с компьютерными аппаратными средствами и позволяет избежать необходимости окружения этих стоек воздуховодом охлаждающего воздуха, оптимизация энергопотребления и расходов, а также достижение более высокой пространственной плотности расположения компьютерных стоек, чтобы минимизировать суммарную требуемую длину кабелей в сети, благодаря чему улучшается также производительность коммуникаций. Достигается тем, что в вычислительном центре, предназначенном для размещения множества коммуникационных стоек (202), каждая из которых предоставляет место для размещения компьютерных аппаратных средств (101), первый охлаждающий контур (205) предназначен для снабжения, по меньшей мере, некоторых из коммуникационных стоек (202) охлаждающим веществом, причем первый охлаждающий контур (205) предназначен также для отвода нагретого охлаждающего вещества, по меньшей мере, от некоторых из коммуникационных стоек (202), причем вышеупомянутые коммуникационные стойки (202) имеют узлы (206, 207) теплообменников, предназначенные для передачи выделяемого тепла охлаждающему веществу, и размеры узлов (206, 207) теплообменников выбраны таким образом, что имеется возможность отводить через них все количество тепла, генерируемого компьютерными аппаратными средствами (101), так что в процессе эксплуатации теплый воздух не передается от множества коммуникационных стоек (202) в помещение вычислительного центра. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к системе охлаждения для компьютерного оборудования и систем питания. Технический результат - предотвращение выхода из строя дорогостроящего оборудования путем поддержания оптимальной температуры. Достигается тем, что в устройстве, состоящем из плотно упакованного герметичного корпуса, двух и более форсунок, служащих для впрыскивания смеси во внутреннюю полость шкафа; высокотеплопроводящей пластины с установленной тепловыделяющей аппаратурой; ТЭБ; игольчатого радиатора; блока вентиляторов; блока управления (БУ); желоба для стекания конденсата; насоса, служащего для подачи конденсата в форсунки; датчика температуры; защитного кожуха, предлагается испарительно-конденсационный принцип охлаждения. Датчик температуры подает сигнал на БУ, который включает насос для подачи жидкости на форсунки, расположенные на потолке шкафа. Впрыскивается смесь во внутреннюю полость шкафа, и оседает на тепловыделяющие элементы, происходит процесс испарения ее, тем самым мы добиваемся охлаждения тепловыделяющих элементов. Пары смеси, поднявшись вверх, конденсируются на потолке (верхняя часть шкафа), который технически выполнен под наклоном к задней стенке шкафа для направленного стекания конденсата на специальный желоб, расположенный по всей длине задней стенки. Оттуда он попадает в БУ, в котором установлен насос. Под действием насоса смесь через жидкостные каналы попадает обратно в форсунки. Для усиления конденсационных свойств испаряемой жидкости используются ТЭБ, находящиеся в плотном контакте холодными спаями с верхней крышкой шкафа, а установленный игольчатый радиатор, находящийся также в плотном контакте со спаями ТЭБ, но уже с горячей стороны, осуществляет снятие тепла. Блок вентиляторов, состоящий из четырех вентиляторов, контролируется блоком управления (БУ), который дает возможность попарно включать их для экономии электроэнергии. 1 ил.

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например к устройствам для охлаждения компьютерного процессора. Технический результат - получение сверхнизких температур в процессе охлаждения и теплоотвода. Это достигается тем, что применяются светоизлучающие термомодули. Светоизлучающий термомодуль позволяет уменьшить паразитный кондуктивный перенос со стороны горячего спая, который нагревается гораздо меньше за счет того, что часть энергии уходит в виде излучения, а не преобразуется в тепло на горячем спае. Уменьшение кондукции между горячими и холодными спаями позволяет выполнять р-n-переходы и сами спаи в виде тонких пленок. Конструкция термоэлектрического устройства представляет собой каскадный (многослойный) термомодуль, состоящий из термомодулей, в которых в качестве полупроводниковых ветвей р-типа 4 и n-типа 5 выбраны такие материалы, что протекающий ток на одном из спаев 2 будет формировать излучение, а не нагрев, как в обычном термомодуле, причем в другом спае 3 будет происходить поглощение тепловой энергии в соответствии с эффектом Пельтье. Каскады разделены электроизолирующими слоями 1 с высокой прозрачностью и теплопроводностью. Питание осуществляется постоянным током от источника 6. 1 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и предназначено для отвода тепла от теплонагруженных элементов электронной радиоаппаратуры в герметичных и негерметичных отсеках на борту летательных аппаратов, работающих в жестких климатических условиях, и в условиях воздействия вибрационных и ударных нагрузок. Устройство отвода тепла состоит из корпуса с размещенными в нем теплоотводом, упругими элементами, установленными между теплоотводом и теплонагруженным электронным модулем, теплопроводящей структуры, расположенной между теплоотводом и теплонагруженным электронным модулем, теплоотвод выполнен с оребрением и наклонными поверхностями и установлен с помощью узлов фиксации в стенке корпуса, на внешней и внутренней поверхностях теплоотвода имеются теплопроводящие прокладки, а упругие элементы расположены между теплоотводом и корпусом. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение в целом относится к системам охлаждения для центров обработки данных. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения центра обработки данных. Система содержит первое пространство, заданное полом, одной или более боковыми стенками и крышей; одно или более отверстий, расположенных на крыше или, по меньшей мере, одной из одной или более боковых стенок; камеру, установленную в первом пространстве и задающую второе пространство, гидравлически соединенное с верхними областями внутреннего пространства; и стойку, установленную в первом пространстве и соприкасающуюся с камерой герметичным способом, при этом в стойку монтированы один или более блоков, один или более охлаждающих вентиляторов, функционирующих для нагнетания воздуха из первого пространства через лицевые поверхности одного или более смонтированных в стойке блоков и удаления нагретого воздуха во второе пространство через задние поверхности одного или более смонтированных в стойке блоков. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к термоэлектрическим устройствам и может использоваться как стационарная внешняя воздушная система активного охлаждения ноутбуков. Технический результат - повышение функциональных возможностей подставки путем снижения температуры охлаждающего воздуха до 20-25°С. Достигается тем, что термоэлектрическое охлаждающее устройство состоит из термоэлектрического модуля 1, двух радиаторов (теплообменных пластин) для горячей 2 и холодной 3 стороны модуля, термостата температуры (не показан), воздуховодов: входного 4, для отвода горячего воздуха 5, для отвода охлажденного воздуха 6, рассекателя воздуха 7, вентилятора 8 и источника питания, а также из корпуса 9, где перечисленные компоненты монтируются. Воздушная система охлаждения является активной, она мало зависит от окружающей среды, например, внешняя среда имеет температуру 36°С, а холодный воздушный поток на выходе системы составляет 20°С. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройству кондиционирования для охлаждения воздуха в шкафу для электронных устройств. Технический результат - обеспечение эффективного открытого воздушного охлаждения электронных устройств в соседних шкафах для электронных устройств, при котором радиально выходящий воздушный поток почти без предварительного смешивания с теплым воздухом и, следовательно, без уменьшения коэффициента полезного действия может всасываться шкафами для электронных устройств и использоваться для охлаждения. Достигается тем, что устройство кондиционирования содержит корпус с первой стороной и со второй стороной, противоположной первой стороне, устройство для подачи воздуха и теплообменник. Устройство для подачи воздуха всасывает воздух с первой стороны, направляет его через теплообменник ко второй стороне и выпускает в радиальном направлении со второй стороны. Теплообменник соединен с внешним или внутренним охлаждающим устройством для подачи в теплообменник охлажденной охлаждающей среды. 8 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к силовой электронике, а более конкретно к современному охлаждению силовой электроники. Технический результат - улучшение тепловых характеристик и компоновки блоков силовых преобразователей, в которых используются устройства в плоских корпусах. Это достигается теплоотводом (300), предназначенным для непосредственного охлаждения по меньшей мере одного корпуса (20) электронного устройства. Корпус электронного устройства имеет верхнюю контактную поверхность (22) и нижнюю контактную поверхность (24). Теплоотвод содержит охлаждающий элемент (310), выполненный по меньшей мере из одного теплопроводящего материала. Данный охлаждающий элемент ограничивает впускные коллекторы (12) хладагента и выпускные коллекторы (14) хладагента. Впускные и выпускные коллекторы расположены с чередованием. Охлаждающий элемент дополнительно ограничивает милликаналы (16), выполненные с возможностью приема хладагента из впускных коллекторов и подачи хладагента к выпускным коллекторам. Милликаналы, впускные и выпускные коллекторы дополнительно выполнены с возможностью непосредственного охлаждения одной из контактных поверхностей корпуса электронного устройства, верхней или нижней, благодаря непосредственному контакту с хладагентом, так что данный теплоотвод выполнен в виде единого целого. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Группа изобретений относится к области охлаждающих устройств, применяемых для устройств цифровых вычислений и обработки данных, и может быть использована при проектировании серверных платформ, предназначенных для проведения высокопроизводительных вычислений и компьютерного моделирования. Технический результат - повышение эффективности отвода тепла из шкафа за счет совершенствования конструкции теплоотводящего модуля и обеспечения возможности регулирования отвода тепла без изменения системы конструкции шкафа. Достигается тем, что теплоотводящий модуль системы жидкостного охлаждения включает верхнюю и нижнюю части, соединенные методом вакуумной пайки. На поверхности этих частей методом фрезерования выполнены прямоугольные углубления по форме электронных компонентов платы, которые в них устанавливаются для обеспечения оптимального сопряжения. Теплоотводящий модуль снабжен параллельно расположенными внутренними подводящими и отводящими каналами. При этом одни концы подводящего и отводящего гибких шлангов жестко соединены посредством неразъемного штуцера с теплоотводящим модулем. А другие концы гибких шлангов подключены к входному и выходному штуцерам, расположенным на трубопроводах для подачи и отвода теплоносителя посредством быстроразъемного соединителя. При этом сборка дополнительно включает платы электронных компонентов, монтируемые с каждой стороны теплоотводящего модуля, для обеспечения оптимального сопряжения и термоинтерфейсный материал, располагаемый между поверхностью теплоотводящего модуля и электронными компонентами платы. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к вентиляции и управлению температурой в камерах для электронного оборудования, в частности к устройствам и способам управления воздушным потоком внутри таких камер. Технический результат - повышение эффективности охлаждения путем направления тепла, вырабатываемого электрическим оборудованием внутри помещения, во внешнюю окружающую среду, что снижает затраты электроэнергии и частоту технического обслуживания и затраты на него, - достигается тем, что камера (110) для оборудования с управлением температурой содержит: воздуховпускное отверстие (113) с приточным вентилятором (228) для подачи воздуха в камеру из внешней окружающей среды через воздуховпускное отверстие, создавая избыточное давление воздуха внутри камеры, когда он включен; воздуховыпускное отверстие (150); воздуховод (125), проходящий во внутреннем объеме (115) камеры между шкафом (121) с оборудованием и выпускным отверстием; и вытяжной вентилятор (127) для нагнетания воздуха через шкаф и воздуховод по направлению к выпускному отверстию. При этом воздуховод содержит средство (240) перепуска воздуха, соединяющее внутренний объем камеры с внутренним объемом воздуховода, так что при выключенном приточном вентиляторе воздух, перемещаемый с помощью вытяжного вентилятора, рециркулирует в пределах внутреннего объема камеры, а при включенном приточном вентиляторе воздух выпускается из камеры через воздуховыпускное отверстие. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электроники, в частности к охлаждению теплонапряженных компонентов постоянно работающих электронных приборов, включая компьютеры, а также к области теплотехники, в частности к тепловым трубам. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения за счет снижения термического сопротивления переходных контактных зон. Пассивная система охлаждения электронных компонент печатных плат содержит тепловые трубы, зоны конденсации и зоны испарения которых через тепловые интерфейсы сопряжены с радиатором и поверхностями тепловыделяющих элементов печатных плат соответственно, тепловые трубы выполнены упругими, при этом для печатной платы, установленной горизонтально и параллельно радиатору, тепловые трубы расположены вертикально между каждым тепловыделяющим элементом и радиатором, а для печатных плат, расположенных перпендикулярно радиатору, тепловые трубы выполнены в виде параллелепипедов, боковые и верхние поверхности которых сопряжены с поверхностями микросхем этих плат и радиатором соответственно, причем боковые поверхности параллелепипедов являются зонами испарения, а верхние поверхности - зонами конденсации. 2 ил.

Наверх