半导体制冷设备风冷式散热控制方法_2

文档序号:9928530阅读:来源:国知局
免了热端温度过高时烧坏半导体制冷模块。
[0020]在本发明的方法中,当温差大于等于预设的温差阈值时使得供电电压等于最大制冷量电压,因此能够在温差较大时以较高制冷效率迅速降低温度,使得温差迅速趋于一个较小值;当温差降低到温差阈值时使得供电电压开始从最大制冷量电压下降,因此能够避免降温过快,以免降低到远低于预设值的温度,造成不良制冷效果。
[0021]结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后,本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
【附图说明】
[0022]图1是根据本发明一个实施例的半导体制冷设备的结构示意图。
[0023]图2是根据本发明一个实施例的半导体制冷设备中热端散热器的结构示意图一。
[0024]图3是根据本发明一个实施例的半导体制冷设备中热端散热器的结构示意图二。
[0025]图4为图3中风在散热片组的流动原理图。
[0026]图5是根据本发明一个实施例的半导体制冷设备风冷式散热方法的流程图。
[0027]图6是根据本发明一个实施例的供电电压控制方法在半导体制冷模块热端温度较高时对其供电电压进行控制的示意性曲线图。
[0028]图7是根据本发明一个实施例的供电电压控制方法以较高制冷效率快速获得最大制冷量且将半导体制冷设备间室的平均温度精确控制到设定的目标温度的示意性曲线图。
[0029]图8是根据本发明一个实施例的半导体制冷模块的供电电压与制冷效率及制冷量关系的示意性曲线图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细地描述。
[0031]由于现有采用半导体制冷的设备通常采用风扇对半导体制冷模块的热端进行风冷散热,需要消耗大量的电能且风扇一直工作噪音较为严重,如图1-4,本实施例中的热端散热器400包括第二导热体41、多根第二热管42和散热片组43,所述第二热管42连接在所述第二导热体41上,所述散热片组43连接在所述第二热管42上。具体的,第二导热体41贴在半导体制冷模块200的热端,而散热片组43贴在外壳101上,半导体制冷模块的热端产生的热量通过第二导热体41传递给第二热管42,第二热管42能够快速的将热量传递给散热片组43中,而散热片组43能够根据需要制成较大面积的散热体,散热片组43能够利用自身较大的散热面积对第二热管42传递的热量进行快速散热,从而无需通过风扇直接对半导体制冷模块的热端进行散热。其中,为了充分的利用各个散热片组43进行散热,第二导热体41上还连接有第三热管44,任一所述热端散热器400中的所述第三热管44还与其余所述热端散热器400中的所述散热片组43连接。在实际使用过程中,当各个半导体制冷模块工作产生的热量相同时,各个半导体制冷模块通过各自的散热片组43进行散热,而当某一个半导体制冷模块的散热量较大时,连接在该半导体制冷模块热量的第二导热体41通过第三热管44将热量传递到其他半导体制冷模块对应的散热片组43中,从而可以利用全部散热片组43更加高效的进行散热;在设计过程中,每个第二导热体41可以通过第三热管44与其余的散热片组43进行热连接,供用全部散热片组43的散热能力,从而实现自然冷却。而为了增强散热片组43的通风能力,散热片组43包括多片散热翅片431,所述散热翅片431上设置有通风孔432,位于同一轴线上的多个所述通风孔432形成风道,散热片组43除了利用散热翅片431之间的间隔进行通风外,还利用通风孔432形成风道进行通风,从而可以有效的增强散热片组43的通风能力。而当各个半导体制冷模块处于较大功率下运行,为了满足大功率散热的要求,风道的一侧设置有风扇45,风扇45能够加快风道中风的流动,而由于热空气较轻容易朝上流动,在通风孔432中穿流的风将使得热空气在两个散热翅片431之间涡旋流动,最大程度的利用散热翅片431的面积进行散热。如图3和图4所示,为了更充分的利用散热翅片431进行散热,除了位于外侧的散热翅片431外,其余散热翅片431开设有缺口 433,位于同一高度位置上的缺口 433形成辅助风道,散热片组43上还设置有罩体46,所述风扇45还位于辅助风道的内侧并固定在罩体46上,罩体46遮盖在散热片组43上,罩体46的下端部形成进风口,而罩体46的上端部形成出风口,风扇45启动后向辅助风道内吹风,加速散热翅片431之间的空气流动,而热空气上升从出风口输出,使得外界的冷空气从底部的进风口进入到散热翅片431之间,使得冷风能够从下至上运动过程中,经过散热翅片431的整个表面,以充分利用散热翅片431的散热能力;而罩体46上用于安装风扇45的位置还开设有通风口 461,风扇45通过通风口 461将外界的风进一步的引入到散热翅片431中。其中,每个第二导热体41的两侧分别设置有散热片组43,而风扇45同时位于两个散热片组43之间。
[0032]图5是根据本发明一个实施例的半导体制冷设备风冷式散热装置的散热控制方法的流程图。在图1所示的实施例中,该散热控制方法可包括:
第一数据获取步骤101,采集半导体制冷模块的热端温度Thot ;获取制冷设备间室的平均温度Tr与预设的目标温度Ts的温差Λ T0其具体过程可以包括:获取预设的目标温度Ts,并采集制冷设备间室的平均温度Tr ;计算平均温度Tr与预设值Ts之间的温差Λ T0
[0033]第一热端禁止温度判断步骤102,判断热端温度Thot是否达到或超出预设的禁止温度;若热端温度Thot达到或超出禁止温度,则执行第一停止供电步骤103:将向半导体制冷模块的供电电压U设置为零,停止对半导体制冷模块供电;
热端保护温度上限判断步骤104,在热端温度Thot小于禁止温度时执行,判断热端温度Thot是否达到或超出预设的热端保护温度上限,其中热端保护温度上限小于禁止温度;若热端温度Thot小于热端保护温度上限,则执行制冷供电步骤105:向所述半导体制冷模块提供所述供电电压U。
[0034]在此实施例中,在制冷供电步骤105中,可以根据预设的PID调节规则,按公式U=UPID(Δ T)+Ubest确定的供电电压U向制冷设备的半导体制冷模块供电,其中U为向所述半导体制冷模块供电的供电电压,Ubest为使得所述半导体制冷模块的制冷效率最高的最高效率电压,Λ T为制冷设备间室的平均温度与预设的目标温度的温差,UPID(AT)为根据所述PID调节规则对所述温差进行运算得出的数值。
[0035]本实施例向半导体制冷模块供电的功率输出模块,包括额定功率小的第一功率输出模块和额定功率大的第二功率输出模块,第一功率输出模块输出的电压范围为(Umin,Ubest),第二功率输出模块输出的电压范围为(Ubest,Umax);
其中,第一功率输出模块为所述风扇供电;
Ubest为使得所述半导体制冷模块的制冷效率最高的最高效率电压;
Umax >根据制冷设备最大制冷量需求确定的最大制冷量电压;
Umin <根据
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