基于半导体制冷的可控散热系统和可控散热方法技术方案

本发明专利技术公开了基于半导体制冷的可控散热系统和可控散热方法，包括电路板盒，还包括控制板、导热硅胶、热电半导体、散热片和风扇，所述电路板盒的内部安装有控制板，所述热电半导体的底面与电路板盒的顶面通过导热硅胶粘贴，所述热电半导体的顶面与散热片的底面通过导热硅胶粘贴；所述散热片的顶面安装有风扇，所述控制板包括逻辑芯片、驱动器、微控制器、继电器、温度传感器、3.3V电源和12V电源；此设计能够及时快速降温，可以根据需求设定上下线温度，实现节能环保，热电半导体贴导热硅胶与板盒接触，实现快速降温；制冷的工作温度可设置，热电半导体可控。

【技术实现步骤摘要】
基于半导体制冷的可控散热系统和可控散热方法
本专利技术涉及电路板散热领域，具体涉及基于半导体制冷的可控散热系统和可控散热方法。
技术介绍
在军用、航天产品中的印制电路板基本采用金属板盒做外壳封装，在工作中电路板上及板盒内的温度也随之升高，解决电路板的散热问题就成了重中之重。目前电路板常用的散热方法有两种，基于方式是利用风扇直接吹到发热表面，增加空气流动，实现主动散热的效果；另基于是发热电子元器件贴散热片，增加和空气的接触面积，实现被动散热。由于电路板是装在金属板盒内，所以上述方法就很难实现有效的散热。电路板盒是安装在光电转台内部，转台内的光电载荷正常工作时，产生大量的热量，转台内部的温度也相对较高，电路板盒的温度与转台内空气的温度的温差就会减小，常规方法的散热效果就会大大降低。因此就需要在高温时给电路板盒直接快速降温的设备，既能保证快速降温的实时性，又能做到可控节能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对军用、航天设备内电路板散热效果一般，无法做到实时快速降温的技术问题，目的在于提供基于半导体制冷的可控散热系统和可控散热方法，通过主动散热与被动散热相结合来实现快速的降温。本专利技术通过下述技术方案实现：基于半导体制冷的可控散热系统和可控散热方法，包括电路板盒，还包括控制板、导热硅胶、热电半导体、散热片和风扇，所述电路板盒的内部安装有控制板，所述热电半导体的底面与电路板盒的顶面通过导热硅胶粘贴，所述热电半导体的顶面与散热片的底面通过导热硅胶粘贴；所述散热片的顶面安装有风扇。其中，板盒内达到一定的温度后，热电半导体工作，制冷面通过导热硅胶快速降低板盒温度，板盒内的温度降低，热电半导体停止工作。可通过观察外部直流电源的电流判断，电流很小时说明温度没有超过警戒线，制冷半导体没有工作，电流变大，说明板盒内温度过高，制冷半导体开始工作。此设计能够及时快速降温，可以根据需求设定上下线温度，实现节能环保，热电半导体贴导热硅胶与板盒接触，实现快速降温；制冷的工作温度可设置，热电半导体可控。进一步，所述控制板包括逻辑芯片、驱动器、微控制器、继电器和温度传感器；所述温度传感器将采集到的温度信息发送到微控制器的ICC引脚，所述微控制器的PWM引脚和GPT引脚连接逻辑芯片的I/O引脚，所述逻辑芯片的PWM引脚输出PWM+/PWM-信号控制驱动器的输出；所述驱动器输出正向/反向电压控制热电半导体制冷和制热；所述微控制器的GPIO引脚控制继电器的闭合和断开；所述继电器根据电源的闭合/断开控制风扇和热电半导体的工作状态。进一步，还包括电源A和电源B；所述所述电源A供电于温度传感器、微控制器和逻辑芯片；所述电源B供电于驱动器和继电器；所述电源A电压为3.3V，所述电源B电压为12V。进一步，所述可控散热方法基于上述的半导体制冷的可控散热系统，所述可控散热方法执行以下步骤：S1：温度传感器将采集到的电路板盒(1)内的温度信息发送到微控制器中；微控制器将得到的温度信息与微控制器预设的上下限温度相对比；S2：当温度在设定的上下限之间，微控制器控制驱动器不输出电压、同时微处理器控制继电器断开，返回步骤S1；如果温度不在设定的上下限之间，微处理器继续判断是否达到设定温度上限；S3：当温度达到设定的上限，微控制器控制驱动器输出正向电压、同时微处理器控制继电器闭合；即热电半导体开始制冷，风扇开始工作；当温度没有达到设定的上限，微控制器继续判断温度是否达到设定下线；S4：当温度没有达到设定下线，返回步骤S1；当温度达到设定下线，微控制器控制驱动器输出反向电压，即热电半导体开始加热；进一步，微控制器将得到的温度信息与微控制器预设的上下线温度相对比的具体方法包括：微控制器将温度传感器采集到的温度数据进行解析，如果检测到的温度在-20°至45°范围之间，微控制器继续接收温度传感器采集到的温度数据并进行解析，如果检测到温度低于零下20°，微控制器控制热电半导体启动加热工作模式，如果微控制器检测到温度高于45°，微控制器发送控制继电器闭合指令后，热电半导体启动制冷模式，同时风扇开始工作。进一步，热电半导体是一个热传递的工具。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。但是半导体自身存在电阻当电流经过半导体时就会产生热量，从而会影响热传递。而且两个极板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递；当冷热端达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡点，正逆向热传递相互抵消；此时冷热端的温度就不会继续发生变化；为了达到更低的温度，可以采取散热等方式降低热端的温度来实现。进一步，风扇以及散热片的作用主要是为制冷片的热端散热。通常热电半导体冷热端的温差可以达到40～65度之间，如果通过主动散热的方式来降低热端温度，那冷端温度也会相应的下降，从而达到更低的温度。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本专利技术基于半导体制冷的可控散热系统和可控散热方法，当板盒内达到一定的温度后，热电半导体工作，制冷面通过导热硅胶快速降低板盒温度，板盒内的温度降低，热电半导体停止工作。可通过观察外部直流电源的电流判断，电流很小时说明温度没有超过警戒线，制冷半导体没有工作，电流变大，说明板盒内温度过高，制冷半导体片开始工作。此设计能够及时快速降温，可以根据需求设定上下线温度，实现节能环保，热电半导体贴导热硅胶与板盒接触，实现快速降温；制冷的工作温度可设置，热电半导体可控。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1是本专利技术设备整体结构图；图2是本专利技术控制电路连接关系图；图3是本专利技术控制流程图。附图标记：1-电路板盒；2-控制板；3-热电半导体；4-导热硅胶；5-散热片；6-风扇。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于半导体制冷的可控散热系统，包括电路板盒(1)，其特征在于，还包括控制板(2)、导热硅胶(4)、热电半导体(3)、散热片(5)和风扇(6)，所述电路板盒(1)的内部安装有控制板(2)，所述热电半导体(3)的底面与电路板盒(1)的顶面通过导热硅胶(4)粘贴，所述热电半导体(3)的顶面与散热片(5)的底面通过导热硅胶(4)粘贴；所述散热片(4)的顶面安装有风扇(6)。/n

【技术特征摘要】
1.基于半导体制冷的可控散热系统，包括电路板盒(1)，其特征在于，还包括控制板(2)、导热硅胶(4)、热电半导体(3)、散热片(5)和风扇(6)，所述电路板盒(1)的内部安装有控制板(2)，所述热电半导体(3)的底面与电路板盒(1)的顶面通过导热硅胶(4)粘贴，所述热电半导体(3)的顶面与散热片(5)的底面通过导热硅胶(4)粘贴；所述散热片(4)的顶面安装有风扇(6)。


2.根据权利要求1所述的基于半导体制冷的可控散热系统，其特征在于，所述控制板包括逻辑芯片、驱动器、微控制器、继电器和温度传感器；所述温度传感器将采集到的温度信息发送到微控制器的ICC引脚，所述微控制器的PWM引脚和GPT引脚连接逻辑芯片的I/O引脚，所述逻辑芯片的PWM引脚输出PWM+/PWM-信号控制驱动器的输出；所述驱动器输出正向/反向电压控制热电半导体(3)制冷和制热；所述微控制器的GPIO引脚控制继电器的闭合和断开；所述继电器根据电源的闭合/断开控制风扇(6)和热电半导体(3)的工作状态。


3.根据权利要求1所述的基于半导体制冷的可控散热系统，其特征在于，还包括电源A和电源B；所述所述电源A供电于温度传感器、微控制器和逻辑芯片；所述电源B供电于驱动器和继电器。


4.根据权利要求1所述的基于半导体制冷的可控散热系统，其特征在于，所述电源A电压为3.3V，所述电源B电压为12V。


5.基于半导体制冷的可控散热方法，其特征在于，所述可控散热方法基于权利要求1-4中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹏举，兰敏，张晓飞，
申请(专利权)人：四川中科友成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51