Экспериментальные исследования системы охлаждения электронных плат

Цель. Целью исследования является освещение полученных данных экспериментальных исследований, методики проведения измерений, а также конструкции лабораторного стенда для проведения натурных испытаний термоэлектрической системы (ТЭС) для неравномерного охлаждения электронных плат.

Метод. Описан экспериментальный стенд и методика проведения измерений лабораторного образца термоэлектрической системы для охлаждения элементов электронных плат. Экспериментальный стенд выполнен на основе на основе измерительного оборудования лаборатории полупроводниковых термоэлектрических приборов и устройств ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный технический университет».

Результат. Получены графики зависимости изменения во времени температуры контрольных точек термоэлектрической системы при различных токах питания термоэлектрической батареи (ТЭБ). Определены температурные зависимости тепловыделяющих элементов имитатора электронной платы при их неравномерном охлаждении от параметров ТЭБ и рабочего вещества, а также изменение во времени температуры оболочки емкости с рабочим агентом.

Вывод. В результате натурных испытаний прибора установлено, что применение охлаждающей системы уменьшает температуру тепловыделяющих элементов до приемлемых значений, в частности, при суммарной мощности тепловыделений электронной платы 120 Вт температура источников теплоты снижается до 345 К и 344 К (от 428 К и 396 К). При этом также уменьшается температурный фон, создаваемый тепловыделяющими элементами в близлежащих к ним областям имитатора электронной платы. Оценено расхождение между предварительными и экспериментальными результатами расчетов, которое составило 8 %.

1. Д.А. Коновалов, И.Н. Лазаренко, И.Г. Дроздов, Д.П. Шматов. Современные подходы к разработке и созданию элементов систем тепловой защиты радиоэлектронных компонентов//Вестник ВГТУ. - 2014. - Т. 10. - №. 1. - С. 97-104.

2. В.А. Кораблев, Д.А. Минкин, Л.А. Савинцева, А.В. Шарков. Исследование мощности тепловыделений в элементах электронной и оптоэлектронной техники//Известия Вузов. Приборостроение - 2013. - т. 56, № 3 - C.98-100.

3. Bahman Zohuri Heat pipe design and technology / Zohuri Bahman. New York: Springer international publishing, 2016; 513.

4. Jun Dai, Michael M. Ohadi, [et al.]. Optimum Cooling of Data Centers / New York: Springer-Verlag, 2014; 186.

5. Васильев Е.Н. Расчет и оптимизация режимов термоэлектрического охлаждения теплонагруженных элементов // Журнал технической физики. 2017. -Т.87, № 1. - С. 80-86.

6. Shabany Y. Heat transfer: thermal management of electronics. Boca Raton: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2010; 471.

7. А. Ю. Меркульев, Н. В. Горячев, Н. К. Юрков. Системы охлаждения полупроводниковых электрорадиоизделий // Молодой ученый. - 2013. - № 11 (58). - С. 143-145.

8. П.Г. Андреев, И.Ю. Наумова. Защита радиоэлектронных средств от внешних воздействий / Пенза: ПГУ, 2012. - 130 с.

9. Т.А. Исмаилов, О.В. Евдулов, Д.В. Евдулов. Системы отвода теплоты от элементов РЭА на базе плавящихся тепловых аккумуляторов//Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2015.- Т. 36.- №1- С.38-44. doi.org/10.21822/2073-6185-2015-36-1-38-44

10. Пат. 2314663 , Рос. Федерация: МПК7 H 05 K 7/20, Устройство для охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры, работающих в режиме повторно-кратковременных тепловыделений / Т.А. Исмаилов, О.В. Евдулов, М.Г. Вердиев, А.М. Менафов, № 2005112476; опубл. 10.01.2008, Бюл. №1.

11. Пат. 2338300, Рос. Федерация: МПК7 H 01 L 35/28, Термоэлектрическая батарея / Т.А. Исмаилов, О.В. Евдулов, М.Г. Вердиев, № 2007122856; опубл. 10.11.2008, Бюл. №31.

12. Etemoglu A.B. A brief survey and economical analysis of air cooling for electronic equipment. International communication in heat and mass transfer. 2007; 34:103-113.

13. В.П. Черепанов, Е.И. Посысаев. Защита радиоэлектронной аппаратуры от перегрузок / М.: РадиоСофт, 2015. - 216 с.

14. Пат. 2604097, Рос. Федерация: МПК7 H05K 7/20, Теплоотводящее основание радиоэлектронного блока / Васильев А.В., Задорожный В.В., Ларин А.Ю., Омельчук И.С., Пойменов Д.Ю., Чернышев М.И., № 2015117505; заявл. 07.05.2015; опубл. 10.12.2016, Бюл. № 34.

15. Т.А. Исмаилов, О.В. Евдулов, Р.А.-М. Магомадов. Охлаждающие системы на базе сильноточных термоэлектрических полупроводниковых преобразователей / СПб.: Политехника, 2020. 285 с.

16. Пат. 2365071, Рос. Федерация: МПК7 H 05 K 7/20, Устройство для охлаждения электронных плат / Исмаилов Т.А., Евдулов О.В., Евдулов Д.В., Агаев М.У., № 2008129473; заявл. 17.07.2008; опубл. 27.08.2009, Бюл. №24.

17. Алексеев В.А. Основы проектирования тепловых аккумуляторов космических аппаратов/Курск: Науком, 2016. - 248 с.

18. http://www.kryotherm.spb.ru (дата доступа 09.03.2022).

19. В.Л. Ткалич, Р.Я. Лабковская. Обработка результатов технических измерений. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2011. - 72 с.

20. Т.А. Исмаилов, О.В. Евдулов, М.У. Агаев. Математическое моделирование системы неравномерного охлаждения электронных плат при совместном использовании плавящихся рабочих веществ и термоэлектрического метода преобразования энергии /Известия вузов России. Радиоэлектроника. – СПб, 2010. - №6. - С. 51-58.