一种集成温度传感器的微流道自适应散热系统技术方案

一种集成温度传感器的微流道自适应散热系统，属于热管理领域。该散热系统包括压电微泵、微流道散热器、数据采集器、函数发生器、电压放大器和自适应控制器；自适应控制器控制数据采集器采集微流道散热器内温度传感器的电阻值，电阻值转化为温度后，将该测得温度与设定温度进行比较处理，输出的结果经电压放大器放大信号后输入函数发生器，通过函数发生器输出的波形改变压电微泵的输出流量。本发明专利技术实现了微流道散热器温度的实时监测与控制，通过整个系统的闭环反馈控制，使微流道散热器的温度始终保持在设定温度基本不变。本发明专利技术散热能力好，温度均匀性好，有效提高了散热系统的稳定性，适用于电子芯片、功率器件或其他设备的热管理。

【技术实现步骤摘要】
一种集成温度传感器的微流道自适应散热系统
本专利技术属于热管理领域，涉及微流道散热器，具体涉及一种集成温度传感器的微流道自适应散热系统。
技术介绍
微流道散热器主要是为了解决高密度电子器件的冷却和微电子机械系统的传热问题而发展出来的，其结构是在散热器内形成一定数量的互不影响的微小流道，使液体从中分流，达到更好的散热效果。在单层微流道散热器中，冷却剂在一个方向上流过微通道带走底部壁上的热量，流过的流量不同，带走的热量也不一样。然而在实际应用中，电子芯片和功率器件的功率并不是一成不变的，时高时低，产生的热量也会随之变化，外部环境温度也会对其工作温度产生影响。因此进一步掌控微流道散热器内的温度，并根据实际工作情况改变微流道散热器的工作效率或散热能力，对实际应用中电子芯片和功率器件的热管理具有重要作用和意义。然而，目前的微流道散热器并不具备随工作温度变化调整散热能力的功能。现有的技术通常是在微流道散热器的入液口和出液口各外置一个温度传感器，或者在冷却液循环系统中的非微流道散热器的某一个位置外接温度传感器，又或者在流道内部内置温度传感器，来完成对冷却液温度的读取和反馈。但是都只起到了监测读取温度的功能，当器件温度升高，微流道散热器并不会增加流量来使器件温度降低，而温度过高可能会使器件损坏；当器件温度降低，微流道散热器也不会降低功率减少流量来节约能耗。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，为使微流道散热器根据实际工作温度变化来改变工作效率或散热能力，从而使电子芯片和器件的工作温度尽可能保持在一个适宜温度，本专利技术提出了一种集成温度传感器的微流道自适应散热系统。本专利技术采用的技术方案如下：一种集成温度传感器的微流道自适应散热系统，其特征在于，包括压电微泵、微流道散热器、数据采集器、函数发生器、电压放大器和自适应控制器；其中，所述微流道散热器为集成温度传感器的微流道散热器，所述自适应控制器包括中心控制单元、数据采集单元、温度转换单元、温度比较单元、数据处理单元和信号输出单元；中心控制单元通过数据采集单元控制数据采集器，使数据采集器采集温度传感器的电阻值；采集到的电阻值经温度转换单元，将电阻值转换为温度后，传输至温度比较单元；温度比较单元将转换得到的温度T与设定温度T0进行比较，得到的结果传输至数据处理单元；数据处理单元根据比较得到的结果进行处理，当测得温度T＞设定温度T0时，若T－T0＞3，则输出U＝12，否则输出U＝1/3(T－T0)2+8/3(T－T0)+1；当测得温度T≤设定温度T0时，则输出U＝1，其中U为传递到下一单元的电压信号值；数据处理单元输出的信号传输至信号输出单元，中心控制单元控制信号输出单元，将信号输出单元接收到的信号传输至电压放大器，经电压放大器放大信号后输入函数发生器；函数发生器输出的波形改变压电微泵的输出流量，进而调整微流道散热器的散热能力，实现控制微流道散热器内温度的目的。进一步地，所述压电微泵为流量可调节的泵。进一步地，所述微流道散热器为集成了至少一个温度传感器的微流道散热器，所述温度传感器集成于微流道底部。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的一种集成温度传感器的微流道自适应散热系统，实现了微流道散热器温度的实时监测与控制，通过整个系统的闭环反馈控制，使微流道散热器的温度始终保持在设定温度基本不变。本专利技术具有散热能力好、温度均匀性好等优点，并且有效提高了散热系统的稳定性，适用于电子芯片、功率器件或其他设备的热管理。附图说明图1为本专利技术提供的一种集成温度传感器的微流道自适应散热系统的结构示意图；图2为本专利技术提供的一种集成温度传感器的微流道自适应散热系统中，自适应控制器的结构示意图；图3为实施例提供的一种集成温度传感器的微流道自适应散热系统中，微流道散热器的结构示意图；其中，1和2分别为散热器的进出水口，3为散热器的微流道；图4为实施例提供的一种集成温度传感器的微流道自适应散热系统，在热源功率不变时的测试结果；图5为实施例提供的一种集成温度传感器的微流道自适应散热系统，在系统设定温度不变时压电微泵的输出效率；图6为实施例提供的一种集成温度传感器的微流道自适应散热系统，在系统设定温度不变时温度传感器测得的温度变化。具体实施方式下面结合附图和实施例，详述本专利技术的技术方案。如图1所示，为本专利技术提供的一种集成温度传感器的微流道自适应散热系统，包括压电微泵、微流道散热器、数据采集器、函数发生器、电压放大器和自适应控制器；其中，所述微流道散热器为集成温度传感器的微流道散热器，所述自适应控制器包括中心控制单元、数据采集单元、温度转换单元、温度比较单元、数据处理单元和信号输出单元，如图2所示；自适应控制器的中心控制单元通过数据采集单元控制数据采集器，使数据采集器采集微流道散热器内的温度传感器的电阻值；采集到的电阻值返回至自适应控制器中的温度转换单元，根据预先得到的“温度-电阻”标准曲线将得到的电阻值转换为实际的温度后，传输至温度比较单元；温度比较单元将转换得到的温度T与设定温度T0进行比较，得到的结果传输至数据处理单元；数据处理单元根据比较得到的结果进行处理，当测得温度T＞设定温度T0时，若T－T0＞3，则输出U＝12，否则输出U＝1/3(T－T0)2+8/3(T－T0)+1；当测得温度T≤设定温度T0时，则输出U＝1，其中U为传递到下一单元的电压信号值；数据处理单元输出的信号传输至信号输出单元，中心控制单元控制信号输出单元，将信号输出单元接收到的信号传输至电压放大器，经电压放大器放大信号后输入函数发生器，调整函数发生器产生的驱动信号的电压幅值；函数发生器输出波形电压幅值的改变将直接影响压电微泵的输出流量，进而调整微流道散热器的散热能力，使微流道散热器内的温度始终保持基本不变。从而达到散热器的散热能力随热源芯片功耗改变而进行自适应匹配的效果，保持热源芯片不同工况下始终具有稳定的温度。实施例本实施例中，数据采集器的硬件构造为最常用的C-DAQ方式，采用Keithley2700作为系统的数据采集器，采用CurieJet公司液体PS22L压电微泵。Keithley2700数据采集器的采集速度最高能达到500通道/秒，但是随着扫描速率提升，采集到的数据精度会降低，这需要在两者之间权衡，设置适当的扫描速率，经过大量实验数据表明，扫描速率一般设置为0.002～1秒最佳。PS22L压电微泵工作时需外接直流电压信号/交流电压信号，正常工作功率一般在0.2～0.5w，最大流量能达到40ml/min，但受流阻和冷却液体影响，实际流量存在较大偏差。本实施例采用的微流道散热器结构如图3所示，采用激光刻蚀在15mmx20mm的硅片上制备得到，硅片厚度为800nm。其中1和2是散热器的进出水口，直径为1mm，深度500nm；3是散热器的微流道，宽度0.05mm，长度9mm,深度500nm。本实施例采用的温度传感器为薄膜温度传感器，通过磁控溅射和电子束蒸发沉积Ti/Pt本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成温度传感器的微流道自适应散热系统，其特征在于，包括压电微泵、微流道散热器、数据采集器、函数发生器、电压放大器和自适应控制器；其中，所述微流道散热器为集成温度传感器的微流道散热器，所述自适应控制器包括中心控制单元、数据采集单元、温度转换单元、温度比较单元、数据处理单元和信号输出单元；/n中心控制单元通过数据采集单元控制数据采集器，使数据采集器采集温度传感器的电阻值；采集到的电阻值经温度转换单元，将电阻值转换为温度后，传输至温度比较单元；温度比较单元将转换得到的温度T与设定温度T

【技术特征摘要】
1.一种集成温度传感器的微流道自适应散热系统，其特征在于，包括压电微泵、微流道散热器、数据采集器、函数发生器、电压放大器和自适应控制器；其中，所述微流道散热器为集成温度传感器的微流道散热器，所述自适应控制器包括中心控制单元、数据采集单元、温度转换单元、温度比较单元、数据处理单元和信号输出单元；
中心控制单元通过数据采集单元控制数据采集器，使数据采集器采集温度传感器的电阻值；采集到的电阻值经温度转换单元，将电阻值转换为温度后，传输至温度比较单元；温度比较单元将转换得到的温度T与设定温度T0进行比较，得到的结果传输至数据处理单元；数据处理单元根据比较得到的结果进行处理，当测得温度T＞设定温度T0时，若T－T0＞3，则输出U＝12，否则...

【专利技术属性】
技术研发人员：王韬，安春全，吴传贵，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51