本实用新型专利技术公开了一种基于均热板的液冷VPX机箱高效散热装置，该散热装置的结构组成包括：均热板，上、下液冷板，锁紧器，液冷管路及接头。采用均热板将VPX板卡热量传导至位于VPX插箱上下位置处的液冷冷板，均热板通过锁紧装置与液冷冷板相接触并有一定的压紧力，通过接触面将热量传递给冷板。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是采用强迫液冷技术、液冷冷板技术和热管技术实现VPX机箱高效散热。
技术介绍
目前VPX机箱的散热方法主要有强迫风冷式散热和强迫液冷式散热。强迫风冷的散热方式是采用风机对VPX板卡的风冷散热翅片进行强迫对流，通过空气与翅片的对流换热带走VPX板卡热量。该散热方法的散热能力受空气流换热系数与换热面积的制约，风机的可靠性和整机环境适应性也有较大局限。在环境噪声要求较高的条件下不适合使用强迫风冷的散热方式。采用强迫液冷方式进行散热的VPX机箱，换热能力较风冷式VPX机箱得到了提高。液冷VPX机箱散热传统的一种方式将VPX板卡安装于及铝板或其他导热系数高的金属板上，将热量传递至侧壁处，侧壁集成冷板功能，能通过冷却液带走热量。另一种方式液冷VPX机箱散热也可以将VPX板安装于水冷板表面，然后通过接口接至液冷管路，直接将冷却液分配至VPX板卡的冷板进行热交换。第一种散热方式由于金属板的导热性能限制了VPX板卡散热，无法在高热流密度条件下有效散热。第二种散热方式将冷却液分配至各VPX板卡，这样存在着泄漏的可能，安全性。均热板的原理为热管技术，其板内为空腔结构，通过蒸发区、冷凝区、工作介质和毛细结构实现热量传递交换。该技术通常应用在电子产品芯片、高热流密度模块上，将芯片等的热量传递至冷端，冷端冷源可以是空气、载冷剂等介质。本专利技术提出了一种采用均热板将VPX板卡的热量传导至液冷冷板进行散热的装置。该装置采用高导热系数均热板代替风冷式散热器将VPX板卡热量传导至位于VPX插箱上下位置处的液冷冷板，均热板与液冷冷板通过锁紧装置相接触，均热板将热量传递给冷板，最终由流经冷板内的冷却介质带走热量。本专利技术既避免了风冷式VPX机箱的缺点，又提高了液冷VPX机箱散热的安全性。
技术实现思路
本专利技术提出的基于均热板的液冷VPX插箱高效散热装置，与传统的VPX机箱风冷式和强迫液冷式的散热方式相比较具有较大优势。提高了VPX机箱的散热能力，能够满足高热流密度(200W/cm2以下)的VPX板卡散热需求，单个机箱散热量达1.5kW以上；风冷式VPX机箱由于受散热单元、风冷翅片效率的限制，单个机箱其散热能力不超过1kW，而。强迫液冷式的VPX机箱散热较风冷式有提高，但采用金属板或者冷板等形式对VPX板卡进行散热，其热源热流密度一般不超过100W/cm2，无法满足更高热流密度散热要求。本专利技术提出的基于均热板的液冷VPX插箱高效散热装置包括快速接头(1)，VPX板卡(2)，均热板(4)，上液冷板(5)，下液冷板(6)，锁紧器(7)。其中：VPX板卡(2)紧固于均热板(4)上，VPX板卡(2)的热源接触均热板(4)表面，将热量传导至均热板(4)。上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)开有插槽，安装有VPX板卡(2)的均热板(4)插入插槽与上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)相接触。上下锁紧器(7)安装于均热板(4)侧面，拧紧锁紧器(7),锁紧器(7)提供压力将均热板(4)与上、下液冷冷板(5)、(6)接触面压紧，通过液冷源的强迫液冷方式将上、下液冷冷板(5)、(6)表面处热量带走。采用本专利技术还提出了一种基于均热板的液冷VPX插箱高效散热方法，采用上述的液冷VPX插箱高效散热装置，包括如下步骤：(1)按照VPX板卡(2)的具体结构外形和热源布置，设计符合散热要求和液冷VPX机箱结构接口的均热板(4)，均热板(4)具有散热和作为VPX板卡(2)安装基础的双重功能；(2)将VPX板卡(2)按照设计好的结构接口安装于均热板(4)；(3)将锁紧器(7)集成安装于均热板(4)上，将安装好VPX板卡(2)的均热板(4)插入液冷VPX机箱插槽；(4)液冷VPX机箱插槽与上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)集成一体设计，以减少导热热阻，均热板(4)在液冷VPX机箱插槽处与上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)相接触，拧紧锁紧器(7),锁紧器(7)提供压力将均热板(4)与上、下液冷冷板(5)、(6)接触面压紧；(5)将液冷源与上下液冷冷板的进出水口的快速接头(1)相连接，通过冷板将均热板(4)传递过来的热量带走，实现散热目的。本专利技术中提到的方法对液冷冷板有较高的散热要求，可采用小通道或微通道高效液冷冷板，其散热能力可达到30-100W/cm2，能满足与均热板间的热量传导要求。该冷板在满足散热需求的前提下，其均温性好，流阻小，体积小，适用范围广泛。通过均热板对VPX板卡高热流密度热源的二维面扩展，降低了热传导处的热流密度，再通过相适应的高效液冷冷板将热量通过液冷技术传导出VPX机箱。经过两次热量传导，将高热流密度的元器件表面温度降低到许用温度以下，实现更可靠的工作，提高了液冷VPX机箱的散热性能。附图说明图1为基于均热板的液冷VPX机箱散热结构示意图。其中1-快速接头，2-VPX板卡，3-界面材料，4-高导热系数散热板，5-上液冷板，6-下液冷板，7-锁紧器。图2为基于均热板的液冷VPX机箱高效散热的热传导结构示意图。其中2-VPX板卡，4-均热板，5-上液冷板，6-下液冷板，7-锁紧器。具体实施方式基于均热板的液冷VPX机箱高效散热装置结构示意图见图1。针对VPX板卡个别元器件热流密度在100-200W/cm2的散热需求或者单个VPX板卡散热量达到了100W以上的使用场合，推荐使用均热板将VPX板卡热量进行扩展然后散热。本专利技术提出的液冷VPX插箱高效散热装置包括快速接头(1)，VPX板卡(2)，均热板(4)，上液冷板(5)，下液冷板(6)，锁紧器(7)。其中：VPX板卡(2)紧固于均热板(4)上，VPX板卡(2)的热源接触均热板(4)表面，将热量传导至均热板(4)。上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)开有插槽，安装有VPX板卡(2)的均热板(4)插入插槽与上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)相接触。上下锁紧器(7)安装于均热板(4)侧面，拧紧锁紧器(7),锁紧器(7)提供压力将均热板(4)与上、下液冷冷板间(5)、(6)接触面压紧，通过液冷源的强迫液冷方式将上、下液冷冷板(5)、(6)表面处热量带走。其中VPX板卡(2)和均热板(4)的接触面可填充界面导热材料(3)，以减小二者之间导热热阻。均热板(4)采用了热管技术，在二维面上具有2000W/m·K的当量导热系数，能实现整个二维表面的均温性。本专利技术提出的基于均热板的液冷VPX机箱高效散热方法，具体实现方式如下。(1)按照VPX板卡的具体结构外形和热源布置，设计符合散热要求和VPX机箱结构接口的均热板(4)，均热板具有散热和作为VPX板卡安装基础的双重功能；(2)将VPX板卡(2)按照设计好的结构接口安装于均热板(4)，在VPX板卡(2)的热源和均热板(2)接触面可填充界面导热材料(3)，目的是减小二者之间导热热阻；(3)将锁紧器(7)集成安装于均热板(4)上，将安装好VPX板卡(2)的均热板(4)插入液冷VPX机箱插槽；(4)液冷VPX机箱插槽与上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)集成一体设计，这样减少一层导热热阻，均热板(4)在液冷VPX机箱插槽处与上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)相接触，拧紧锁紧器(7),锁紧器(7)提供压力将均热板(4)与上、下液冷冷板接触面压紧；(5)将液冷源与上下液冷冷板的进出水本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于均热板的液冷VPX机箱高效散热装置，其特征在于：包括快速接头(1)，VPX板卡(2)，均热板(4)，上液冷板(5)，下液冷板(6)，锁紧器(7)，其中：VPX板卡(2)紧固于均热板(4)上，VPX板卡(2)的热源接触均热板(4)表面，将热量传导至均热板(4)；上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)开有插槽，安装有VPX板卡(2)的均热板(4)插入插槽与上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)相接触；上下锁紧器(7)安装于均热板(4)侧面，拧紧锁紧器(7),锁紧器(7)提供压力将均热板(4)与上、下液冷冷板(5)、(6)接触面压紧，通过液冷源的强迫液冷方式将上、下液冷冷板(5)、(6)表面处热量带走。
【技术特征摘要】
1.一种基于均热板的液冷VPX机箱高效散热装置，其特征在于：包括快速接头(1)，VPX板卡(2)，均热板(4)，上液冷板(5)，下液冷板(6)，锁紧器(7)，其中：VPX板卡(2)紧固于均热板(4)上，VPX板卡(2)的热源接触均热板(4)表面，将热量传导至均热板(4)；上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)开有插槽，安装有VPX板卡(2)的均热板(4)插入插槽与上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)相接触；上下锁紧器(7)安装于均热板(4)侧面，拧紧锁紧器(7),锁紧器(7)提供压力将均...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐文辉，李维忠，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二四研究所，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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