CN104851855A - 半导体液冷散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半导体液冷散热装置，具有一个半导体制冷装置，一个液冷散热装置，所述半导体制冷装置的冷端置于大功率电子元件上面，用于大功率电子元件冷却降温；所述半导体制冷装置的热端连接液冷散热装置，通过液冷散热装置冷却降温。本发明利用半导体制冷技术冷却大功率电子元件，并通过液体冷却装置来冷却半导体制冷装置的热端，以满足大功率电子设备冷却的需求。

Description

半导体液冷散热装置

技术领域

本发明涉及一种大功率电子元件散热装置，尤其涉及一种利用半导体制冷和液冷散热结合的冷却方法，可以为大功率电子元件提供良好的冷却效果的散热装置。

背景技术

全球信息化时代的发展，电子设备的使用越来越广泛。大功率电子元件运行的同时也会产生大量的热，而电子元件长期在高温环境中运行会降低其工作效率和使用寿命，选择电子元件合理的散热方式能大大提高其性能。

常用的大功率电子元件冷却方法有，自然对流冷却、强制对流冷却、液体冷却、制冷方式的冷却或冷却过程中的能量疏导等方式。

半导体制冷属于制冷方式的冷却，其工作原理是基于帕尔帖原理，即利用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量。

二十世纪五十年代随着半导体材料的迅猛发展，半导体制冷器才逐渐从实验室走向工程实践，在工业、农业和日常生活等领域获得应用。

半导体制冷器的尺寸小，重量轻，微型制冷器往往能够小到只有几克或几十克。无机械传动部分，工作中无噪音，无液、气工作介质，因而不污染环境。制冷参数不受空间方向以及重力影响，在大的机械过载条件下，也能够正常地工作。通过调节工作电流的大小，可方便调节制冷速率，作用速度快，使用寿命长，且易于控制。

液体冷却是利用泵，使散热管中的冷却液循环并进行冷却。液冷板用于从大功率电子元件上吸收热量，再把热量通过冷却液传递到液冷散热器排到机器外部。

液体冷却一直以来都被广泛应用于工业途径，如汽车，飞机引擎的散热，是一种成熟的冷却技术。

液体冷却最大的优点是由于液体对流换热能力远远大于空气，因此液冷散热器往往具备不错的冷却效果，同时在噪音方面也能得到很好的控制。

然而，目前还没有一种利用半导体制冷获得可以用于大功率电子元件冷却的冷源组合利用液冷散热带走半导体制冷装置热端的热量的散热装置。

发明内容

本发明的目的是要提供一种半导体液冷散热装置，利用半导体制冷获得可以用于大功率电子元件冷却的冷源，利用液冷散热带走半导体制冷装置热端的热量，从而满足电子元件适宜的温度工况。

为了实现上述发明目的，本发明采取的具体技术方案如下：

一种半导体液冷散热装置，具有一个半导体制冷装置，一个液冷散热装置，所述半导体制冷装置的冷端置于大功率电子元件上面，用于大功率电子元件冷却降温；所述半导体制冷装置的热端连接液冷散热装置，通过液冷散热装置冷却降温。

所述半导体制冷装置的冷端通过辅助导热材料与大功率电子元件的发热面相连接。

所述半导体制冷装置的热端通过导热胶与液冷板相连接，所述液冷板分别通过进、出水管与所述液冷散热装置的液冷散热器和小型水泵相连接。

所述大功率电子元件与半导体制冷装置用隔热材料1封装，避免和外界空气直接接触。

所述液冷散热装置中的介质为水或冷却液。 所述液冷散热器后端设有肋片、加装有散热风扇。

本发明的有益效果是：

本发明利用半导体制冷装置冷端获得的冷量来冷却大功率电子元件，可满足大功率电子元件需要的温度工况。电子元件发热面通过辅助导热材料和半导体制冷装置的冷端相接触，因为半导体制冷装置的冷端一般都要比电子元件大，需要用辅助导热材料把热从电子元件的核心传导到半导体制冷装置的冷端，有利于充分利用半导体制冷装置的冷制效果。大功率电子元件和半导体制冷装置用隔热材料封装，避免和外界空气直接接触，防止结霜使电子元件受潮。

本发明可以通过调节半导体制冷装置的功率来控制冷端的制冷量，从而满足不同的电子元件的散热要求。可以通过调节液冷散热装置中小型水泵的功率来控制冷却液的流量，从而满足不同的电子元件的散热要求。可以通过调节液冷散热装置中液冷散热器端的散热风扇的转速来控制液冷散热器的散热效果，从而满足不同的电子元件的散热要求。

本发明结构简单，使用方便，可调性强，能满足大功率电子元件散热的要求。

附图说明

图1为本发明的半导体液冷散热装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种半导体液冷散热装置，包括隔热材料1、大功率电子元件2、导热胶3、辅助导热材料4、半导体制冷装置5、液冷板6、出水管7、进水管8、小型水泵9、液冷散热器10、散热风扇11。

半导体制冷装置5的冷端置于大功率电子元件2上面，用于大功率电子元件2冷却降温；所述半导体制冷装置5的热端连接液冷散热装置，通过液冷散热装置冷却降温。半导体制冷装置5的冷端通过辅助导热材料4与大功率电子元件2的发热面相连接。

半导体制冷装置5的热端通过导热胶3与液冷板6相连接。半导体制冷装置的热端涂上导热胶3后直接和液冷板6相接触，液冷板6的大小应和半导体热端的大小相一致。

液冷散热装置由小型水泵9、液冷散热器10 、散热风扇11、进出水管7、8组成，液冷板6分别通过进、出水管7，8与液冷散热器10和小型水泵9相连接。大功率电子元件2与半导体制冷装置5用隔热材料1封装，避免和外界空气直接接触。液冷散热装置中的冷却液可以采用水或者其他比热容适宜的冷却液。液冷散热器10后端设有肋片、加装有散热风扇11。液冷散热末端可以采用多种形式散热，普遍的方法是肋片加小型风扇的结构，若在原理相同的情形下采用其他散热方式。液冷散热装置采用小型水泵驱动，把通过液冷板6温度上升后的冷却液送到液冷散热器10中进行冷却。

  大功率电子元件2正常工作产生热量，同时半导体制冷装置5正常工作，冷端产生冷量，热端产生热量。半导体制冷装置5产生的冷量通过辅助导热材料4到达大功率电子元件2，使其温度下降。半导体制冷装置的热端的热量通过导热胶传到液冷板6中，热量通过在液冷板6中的对流换热，使液冷板6中的冷却液温度上升。在小型水泵9的作用下，温度上升后的冷却液通过出水管7 ，到达液冷散热器10。在液冷散热器10和散热风扇11共同作用下，冷却液温度下降，通过进水管8回到液冷板，完成整个循环。

 本发明结构简单，使用方便，可调性强，能满足大功率电子元件散热的要求。

Claims (6)

1.一种半导体液冷散热装置，具有一个半导体制冷装置(5)，一个液冷散热装置，其特征在于：所述半导体制冷装置(5)的冷端置于大功率电子元件(2)上面，用于大功率电子元件(2)冷却降温；所述半导体制冷装置(5)的热端连接液冷散热装置，通过液冷散热装置冷却降温。

2.根据权利要求1所述的半导体液冷散热装置，其特征在于：所述半导体制冷装置(5)的冷端通过辅助导热材料(4)与大功率电子元件(2)的发热面相连接。

3.根据权利要求1所述的半导体液冷散热装置，其特征在于：所述半导体制冷装置(5)的热端通过导热胶(3)与液冷板(6)相连接，所述液冷板(6)分别通过进、出水管(7，8)与所述液冷散热装置的液冷散热器(10)和小型水泵(9)相连接。

4. 根据权利要求1所述的半导体液冷散热装置，其特征在于：所述大功率电子元件(2)与半导体制冷装置(5)用隔热材料(1)封装，避免和外界空气直接接触。

5.根据权利要求1所述的半导体液冷散热装置，其特征在于：所述液冷散热装置中的介质为水或冷却液。

6.根据权利要求3所述的半导体液冷散热装置，其特征在于：所述液冷散热器(10)后端设有肋片、加装有散热风扇(11)。