本申请提出一种可变气相空间的分时相变冷却装置和方法，包括壳体、基座、换热器和压力传感器，壳体形成浸没室，浸没室填充有相变液，壳体开设有连通浸没室的第一进液口和第一出液口，第一进液口和第一出液口用于连接相变液输送系统，第一进液口和/或第一出液口的流量可调，基座位于浸没室的底部，基座用于安装发热器件，换热器包括液冷板和导液管，液冷板安装在基座上，液冷板包括导热面，导热面用于接触发热器件，液冷板形成换热腔，换热腔填充有冷却液，导液管与换热腔连通，导液管用于连接冷却液输送系统，压力传感器位于浸没室的顶部。可变气相空间的分时相变冷却装置能够在满足散热要求的基础上减小压力波动，并且能够减小能耗浪费。小能耗浪费。小能耗浪费。
【技术实现步骤摘要】
一种可变气相空间的分时相变冷却装置和方法
[0001]本申请涉及电子元器件散热领域，特别是一种可变气相空间的分时相变冷却装置和方法。
技术介绍
[0002]由Ge、Si、
Ⅲ‑
V化合物半导体等材料制成的，工作在微波波段的二极管、晶体管称为微波功率器件。微波功率器件要求有尽可能大的输出功率、输出效率及功率增益。这些微波功率器件对工作温度的要求较高，其工作可靠性随着温度的上升大幅度下降，有文章指出，当温度达到70
‑
80℃时，每上升10℃，可靠性下降50％。如若不能找到合适的散热措施，就可能使芯片的工作温度超过所允许的最高结温(TjMax)，从而导致器件性能的恶化以致损坏，可知有效地将产生的热量散发出去是保证系统稳定运行的关键。
[0003]浸没式冷却作为一种高效的冷却手段，有望能满足高热流密度场景下的散热需求，尤其是相变浸没式液体冷却技术，其利用液体相变的汽化潜热，传热系数可达到25000W/(m2·
K)，传热极限热流密度可达150W/cm2。随着相变的发生，封闭环境的压力也会发生变化，相变冷却最大的难点就是对压力和密封性的控制，压力的过高过低都有可能对系统的稳定造成干扰，压力过高，会提升相变液的沸点，导致芯片温度过热，同时高压还容易造成密封失效，相变液外泄，带来极大的经济损失和安全隐患；压力过低，相变液冷却速度减缓，散热循环难以维持平衡。
[0004]一般来说，微波功率器件绝大部分时间都处于平稳运行状态，只有极少一部分时间会处于高功率运行状态，这会导致热流密度呈脉冲趋势急剧增大。现有技术中，多通过内置冷凝盘管或外置冷凝回路来对气相组织实现冷凝，降低气压，平衡压力波动。针对上述场景可知，如果以最高发热工作功率去设计冷凝盘管或冷凝回路，势必会在常规工作状态下，造成能耗浪费；如果以平均功率或常时功率去设计冷凝盘管或冷凝回路，功率的瞬间攀升又会使冷凝速率不足，进而导致相变气体骤增、环境压力增大，相变液无法满足微波功率器件的散热需求。内置的冷凝盘管还存在结构复杂，难以小型化等缺点。
技术实现思路
[0005]本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种可变气相空间的分时相变冷却装置和方法，可变气相空间的分时相变冷却装置能够在满足散热要求的基础上减小压力波动以及能耗浪费。
[0006]根据本申请提供的可变气相空间的分时相变冷却装置，包括壳体、基座、换热器和压力传感器，所述壳体形成浸没室，所述浸没室填充有相变液，所述壳体开设有连通所述浸没室的第一进液口和第一出液口，所述第一进液口和所述第一出液口用于连接相变液输送系统，所述第一进液口和/或所述第一出液口的流量可调，所述基座位于所述浸没室的底部，所述基座用于安装发热器件，所述换热器包括液冷板和导液管，所述液冷板安装在所述基座上，所述液冷板包括导热面，所述导热面用于接触所述发热器件，所述液冷板形成换热
腔，所述换热腔填充有冷却液，所述导液管与所述换热腔连通，所述导液管用于连接冷却液输送系统，所述压力传感器位于所述浸没室的顶部，所述压力传感器用于检测气相空间的压力。
[0007]根据本申请提供的可变气相空间的分时相变冷却装置，至少具有如下技术效果：当发热器件发热量较大时，发热器件的表面温度超出相变液的沸点，相变液通过汽化潜热高效地带走热量，可变气相空间的分时相变冷却装置能够根据压力传感器检测到的气相空间压力，对相变液的流量进行调节，当气相空间的压力超出上限时，控制相变液的流出大于流入，使浸没室内液相空间减小，气相空间增大，从而降低气相空间的压力，反之可以使相变液的流出小于流入，从而降低气相空间的压力，可变气相空间的分时相变冷却装置能够在满足散热要求的基础上减小压力波动。可变气相空间的分时相变冷却装置在低功率时使用单相液冷，在高功率时能够根据发热器件的发热情况动态地调节流量，从而减小能耗浪费。
[0008]根据本申请的一些实施例，所述可变气相空间的分时相变冷却装置包括液位检测组件，所述液位检测组件包括检测杆和浮球，所述检测杆包括上限位触点和下限位触点，所述浮球用于接触所述上限位触点和所述下限位触点。
[0009]根据本申请的一些实施例，所述基座包括散热翅片。
[0010]根据本申请的一些实施例，所述导热面位于所述液冷板的下表面，所述液冷板和所述基座夹紧所述发热器件。
[0011]根据本申请的一些实施例，所述液冷板与所述发热器件之间设置有导热垫和/或涂覆有导热硅脂，所述基座与所述发热器件之间设置有导热垫和/或涂覆有导热硅脂。
[0012]根据本申请的一些实施例，所述液冷板包括导气斜面，所述导气斜面位于所述导热面的周围，所述导气斜面用于引导位于所述液冷板下方的气泡上浮。
[0013]根据本申请的一些实施例，所述第一进液口朝向所述液冷板，所述第一进液口位于所述浸没室的一侧，所述第一出液口位于所述浸没室的另一侧。
[0014]根据本申请的一些实施例，所述可变气相空间的分时相变冷却装置包括照明灯，所述照明灯安装在所述壳体上，所述壳体包括窥视窗。
[0015]根据本申请提供的分时相变冷却方法，使用本申请提供的可变气相空间的分时相变冷却装置，分时相变冷却方法包括以下步骤：
[0016]响应于发热器件的功率低于设定功率，控制所述可变气相空间的分时相变冷却装置执行第一温控策略；
[0017]响应于所述发热器件的功率高于所述设定功率，控制所述可变气相空间的分时相变冷却装置执行第二温控策略；
[0018]其中，所述第二温控策略，包括：
[0019]响应于气相空间的压力位于设定区间，使第一进液口的流量等于第一出液口的流量；
[0020]响应于所述气相空间的压力大于上限压力，使所述第一进液口的流量小于所述第一出液口的流量；
[0021]响应于所述气相空间的压力小于下限压力，使所述第一进液口的流量大于所述第一出液口的流量。
[0022]根据本申请提供的分时相变冷却方法，至少具有如下技术效果：通过对相变液的流量进行控制，能够将浸没室的压力控制在设定的范围内，一方面避免压力过高导致相变液沸点升高以及浸没室出现泄漏，另一方面避免压力过低使相变液冷却速度减缓，分时相变冷却方法能够平抑压力波动，满足发热器件的散热要求。
[0023]根据本申请的一些实施例，分时相变冷却方法还包括：响应于所述发热器件的发热量，控制所述第一出液口的流量和/或所述导液管的流量。
附图说明
[0024]本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0025]图1是本申请实施例的可变气相空间的分时相变冷却装置的结构示意图；
[0026]图2是本申请实施例的可变气相空间的分时相变冷却装置隐藏一部分壳体后的结构示意图；
[0027]图3是本申请实施例的可变气相空间的分时相变冷却装置的剖视示意图；
[0028]图4是本申请实施例的可变气相空间的分本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可变气相空间的分时相变冷却装置，其特征在于，包括：壳体，所述壳体形成浸没室，所述浸没室填充有相变液，所述壳体开设有连通所述浸没室的第一进液口和第一出液口，所述第一进液口和所述第一出液口用于连接相变液输送系统，所述第一进液口和/或所述第一出液口的流量可调；基座，所述基座位于所述浸没室的底部，所述基座用于安装发热器件；换热器，所述换热器包括液冷板和导液管，所述液冷板安装在所述基座上，所述液冷板包括导热面，所述导热面用于接触所述发热器件，所述液冷板形成换热腔，所述换热腔填充有冷却液，所述导液管与所述换热腔连通，所述导液管用于连接冷却液输送系统；压力传感器，所述压力传感器位于所述浸没室的顶部，所述压力传感器用于检测气相空间的压力。2.根据权利要求1所述的可变气相空间的分时相变冷却装置，其特征在于：所述可变气相空间的分时相变冷却装置包括液位检测组件，所述液位检测组件包括检测杆和浮球，所述检测杆包括上限位触点和下限位触点，所述浮球用于接触所述上限位触点和所述下限位触点。3.根据权利要求1所述的可变气相空间的分时相变冷却装置，其特征在于：所述基座包括散热翅片。4.根据权利要求1或3所述的可变气相空间的分时相变冷却装置，其特征在于：所述导热面位于所述液冷板的下表面，所述液冷板和所述基座夹紧所述发热器件。5.根据权利要求4所述的可变气相空间的分时相变冷却装置，其特征在于：所述液冷板与所述发热器件之间设置有导热垫和/或涂覆有导热硅脂，所述基座与所述发热器件之间设置有导热垫和/或涂覆有导热硅脂。...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆龙生，刘杰，陈亨达，钟宜淋，谢颖熙，梁澜之，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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