具有自動溫控系統的可拆卸線板結構的電暈風散熱器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及散熱器產品【技術領域】，旨在提供具有自動溫控系統的可拆卸線板結構的電暈風散熱器。該電暈風散熱器包括電暈風散熱器主體、自動溫控系統和升壓供電模塊，所述電暈風散熱器主體包括散熱肋片和正極板，所述自動溫控系統包括熱電偶溫度傳感模塊、單片機中央處理器和電力電子開關模塊，所述升壓供電模塊包括直流-直流升壓單元、直流-交流轉換單元、變壓器和電荷泵電路。本實用新型無風扇等旋轉機械結構及其產生的震動和噪音，且體積較風扇系統縮小40%左右，可微型化；電暈風散熱器上無任何焊點，維修簡單，替換方便；整個系統可用干電池提供能量，功耗低，能嵌入移動設備。
【專利說明】具有自動溫控系統的可拆卸線板結構的電暈風散熱器
【技術領域】
[0001]本實用新型是關于散熱器產品【技術領域】，特別涉及具有自動溫控系統的可拆卸線板結構的電暈風散熱器。
【背景技術】
[0002]在電子行業，用戶越來越追求產品的小型化和高性能，散熱與使用體驗要求不斷升高，而傳統的風扇散熱系統存在很多局限，例如:風扇的旋轉電機不僅易燒壞，還帶有震動噪音這一難以突破的技術瓶頸。另外，由于制作工藝及成本限制，風扇難以微型化，目前市面上能搜集到的最小的風扇直徑為2cm,高Icm,只能配合方形圓形的散熱肋片，甚至占據整個散熱系統40%的體積空間，造價高，易損壞，難以達到高集成電子芯片的散熱、多樣化和低成本要求。故亟需一種維修替換更簡單、成本更低、用戶體驗更好、適用面更廣的散熱新方案，為節能減排事業提供新的技術可能。
[0003]電暈風散熱技術即是一種基于電暈效應的散熱技術，其技術原理為:空氣分子在電極尖端的強電場作用下發生局部電離，帶電離子在電場中做定向運動，源源不斷地撞擊中性空氣分子一同運動，宏觀上形成勁風，電暈風可以代替風扇所產生的風對熱源進行風冷強化散熱。
[0004]電暈風發生裝置常用“針一網”、“針一板”結構產生電暈風，但其當高壓負載時間稍長，針尖端即發生鈍化，電暈風生成銳減。
實用新型內容
[0005]本實用新型的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供一種無鈍化現象、工作更可靠、結構簡化的電暈風散熱器。為解決上述技術問題，本實用新型的解決方案是:
[0006]提供具有自動溫控系統的可拆卸線板結構的電暈風散熱器，包括電暈風散熱器主體、自動溫控系統和升壓供電模塊，所述電暈風散熱器主體包括散熱肋片和正極板，正極板包括正極板支架、固定板和電暈絲，正極板支架為設有一對相互平行的邊的結構，正極板支架的兩個平行邊上錯位打有通孔，電暈絲穿繞在正極板支架的通孔上，形成線網，固定板分別與正極板支架的兩個平行邊固定，正極板支架的另外兩邊分別與散熱肋片固定；所述自動溫控系統包括熱電偶溫度傳感模塊、單片機中央處理器和電力電子開關模塊，熱電偶溫度傳感模塊包括熱電偶傳感器、AD電路和運算放大器，熱電偶溫度傳感模塊用于將熱電偶傳感器測得的溫度信號經過AD電路轉換、運算放大器放大、冷端補償后，傳送給單片機中央處理器；單片機中央處理器包括單片機、單片機復位電路和晶振電路，單片機中央處理器用于將熱電偶溫度傳感模塊傳送來的溫度信號，經過PID算法后輸出PWM波，即脈寬調制波；電力電子開關模塊包括場效應管和與場效應管并聯的電阻，場效應管的源極接地，場效應管的柵極接電源且并聯電阻，場效應管的漏極接收單片機中央處理器傳送來的PWM波，電力電子開關模塊用于利用場效應管的漏極輸入的PWM波，控制高壓電路的開通與關斷；所述升壓供電模塊包括直流-直流升壓單元、直流-交流轉換單元、變壓器和電荷泵電路，升壓供電模塊用于將低壓電穩定升壓為電暈風散熱器主體需要的直流高壓電。
[0007]作為進一步的改進，所述升壓供電模塊中，直流-直流升壓單元包括一個儲能電感、一個濾波電容、一個續流二極管和一個絕緣柵雙極性晶體管；直流-交流轉換單元包括兩個電流等級為2A的功率三極管、一個基極偏置電阻、一個交流電容和一個儲能電感；電荷泵電路包括至少兩個耐壓等級為2KV的功率二極管和至少兩個耐壓等級為2KV的交流電容。
[0008]作為進一步的改進，所述固定板分別與正極板支架的兩個平行邊采用螺釘固定，正極板支架的另外兩邊分別與散熱肋片采用螺釘固定。
[0009]作為進一步的改進，所述正極板支架兩個平行邊上的通孔互為外切，電暈絲以S型穿繞在通孔上，形成均勻的平行線網。
[0010]作為進一步的改進，所述電暈絲為圓柱絲狀金屬，直徑小于Imm,耐受電壓20kv。
[0011]作為進一步的改進，所述電暈絲優選鎢絲。
[0012]作為進一步的改進,所述正極板支架和固定板是絕緣材料制成的正極板支架和固定板，耐受最高溫度為300°C。
[0013]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0014]1、電暈風散熱器無風扇等旋轉機械結構及其產生的震動和噪音；
[0015]2、電暈風散熱器在散熱肋片上加裝正極板后，體積較風扇系統縮小40%左右，可微型化；
[0016]3、電暈風散熱器不受芯片熱源的形狀和散熱肋片的形狀限制，可制成長方形等特殊形狀，正極板采用錯位打孔外切圓固定鎢絲的獨特機械設計，適應性和可靠性比風扇強；
[0017]4、散熱器上無任何焊點，僅依靠螺釘固定鎢絲與正極板，維修簡單，替換方便，擺脫了對技術人員的依賴，極大地方便了生活，降低了產品替換成本；
[0018]5、整個系統可用干電池提供能量，功耗低，能嵌入移動設備。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的整體系統示意圖。
[0020]圖2為本實用新型中的正極板示意圖。
[0021]圖3為本實用新型中的電暈絲穿繞在正極板支架上的通孔示意圖。
[0022]圖4為本實用新型中的正極板支架主視圖。
[0023]圖5為本實用新型中的正極板支架側視圖。
[0024]圖6為本實用新型中的正極板支架俯視圖。
[0025]圖中的附圖標記為:1正極板支架；2通孔；3固定板；4螺釘；5電暈絲。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細描述:
[0027]如圖1所示，具有自動溫控系統的可拆卸線板結構的電暈風散熱器包括電暈風散熱器主體、自動溫控系統和升壓供電模塊。
[0028]電暈風散熱器主體包括散熱肋片和正極板，電暈風散熱器主體可制成長方形、梯形等特殊形狀，適應各類CPU、LED燈、芯片、家用耦合變壓器等電子元件的熱源形狀。如圖2所示，正極板包括正極板支架1、固定板3和電暈絲5。正極板支架I為設有一對相互平行的邊的四邊形結構，正極板支架I的兩個平行邊上錯位打有通孔2，兩個平行邊上的通孔2互為外切，電暈絲5以S型穿繞在正極板支架I的通孔2上，形成均勻的平行線網，如圖3所示。正極板支架I采用錯位打孔外切圓固定電暈絲5的獨特機械設計，補償孔徑對安裝產生的誤差，同時一條電暈絲5以S形穿過正極板支架I的通孔2，電暈絲5受力更加均勻，確保各散熱肋片間的電暈絲5均與散熱肋片水平，且恰好在散熱肋片間隙正中央，克服電暈風散熱器在機械加工和安裝上的突出難點，大幅度提高了裝置的可靠性與穩定性。固定板3分別與正極板支架I的兩個平行邊固定，用以加固已經纏好的電暈絲5，固定板3和正極板支架I的兩個平行邊都打有螺孔，即可通過螺釘4進行固定，保護電暈絲5不與外界直接接觸，防止發生漏電，意外斷線等情況。正極板支架I的另外兩邊分別與散熱肋片采用螺釘4固定，散熱肋片既為散熱主體又充當接地極的一體化結構設計，使電暈風散熱器的空間利用率大大提高，在散熱肋片上加裝正極板形成電暈風散熱器主體后，其整體高度比原散熱肋片高出不多，較原風扇散熱器體積縮小，并可根據散熱要求制成風扇難以適應的各種幾何形狀，適應性更強。所述電暈絲5為圓柱絲狀金屬，直徑小于1mm，耐受電壓20kv，優選鎢絲。所述正極板支架I和固定板3是絕緣材料制成的正極板支架I和固定板3，耐受最高溫度為300°C。
[0029]電暈風散熱器主體采用“線-板”可拆卸結構，“線”是固定在正極板支架I上的電暈絲5，“板”為散熱肋片。可拆卸體現在兩個層次:第一層次為電暈絲5對于正極板支架I可拆卸，電暈絲5在正極板支架I上不需焊點固定，而是依靠電暈絲5穿繞在正極板支架I的通孔2上進行固定，可拆卸替換電暈絲5 ;第二層次為正極板對于散熱肋片可拆卸，在兩側外邊散熱肋片上打螺孔，正極板通過螺孔與此螺孔配合固定，即正極板具有了可拆卸替換的特點。以上所述的可拆卸結構使本實用新型具有易組裝，易維修的特點。
[0030]自動溫控系統包括熱電偶溫度傳感模塊、單片機中央處理器和電力電子開關模塊。熱電偶溫度傳感模塊包括熱電偶傳感器、AD電路和運算放大器，熱電偶溫度傳感模塊用于將熱電偶傳感器測得的微弱溫度信號經過AD電路轉換、運算放大器放大、冷端補償后轉換為TTL電平，傳送給單片機中央處理器。電力電子開關模塊包括場效應管和與場效應管并聯的電阻，這里場效應管即NM0S，場效應管的源極接地，場效應管的柵極接電源且并聯電阻，場效應管的漏極接收單片機中央處理器傳送來的PWM波，電力電子開關模塊利用場效應管的漏極輸入的PWM波，控制高壓電路的開通與關斷。單片機中央處理器包括單片機、單片機復位電路和晶振電路，單片機中央處理器采集從熱電偶溫度傳感模塊傳送來的溫度信號在數碼管上顯示，并將溫度信號經過PID算法計算所需電暈風風速大小，后輸出對應占空比的PWM波，即脈寬調制波，控制電力電子開關模塊從而控制升壓電路的通斷。當溫度高于設定值時，輸出占空比大，電暈風風速高，散熱效果好，溫度降低；反之當溫度低于設定值時，輸出占空比小，電暈風風速低，散熱效果減弱，溫度升高，此時消耗的功率小。
[0031 ] 升壓供電模塊包括直流-直流升壓單元、直流-交流轉換單元、變壓器和電荷泵電路，升壓供電模塊將低壓電通過逆變、變壓器升壓進行DC-AC變換，再通過整流、倍壓進行AC-DC變換，最終變為電暈風散熱器主體需要的直流高壓電。本實用新型中的低壓電指干電池等低壓電源供給的電，高壓電指電暈風散熱器主體所需要的電壓的電。升壓供電模塊中，直流-直流升壓單元包括一個儲能電感、一個濾波電容、一個續流二極管和一個絕緣柵雙極性晶體管，直流-交流轉換單元包括兩個電流等級為2A的功率三極管、一個基極偏置電阻、一個交流電容和一個儲能電感；電荷泵電路包括至少兩個耐壓等級為2KV的功率二極管和至少兩個耐壓等級為2KV的交流電容。
[0032]本實用新型中同時給出了能采用低壓電源(如干電池)經升壓成高壓直流電源的升壓供電模塊，和能夠自動控制電暈風散熱器開關、調節電暈風風速的自動溫控系統。上述系統解決了傳統用于風扇的低壓控制系統和低壓電源無法應用在電暈風散熱器的關鍵問題，為電暈風散熱器的開關及風速調節其推廣應用提供了有效支撐。
[0033]安裝時，具體流程如下:先將電暈絲5以S型穿入正極板支架I上的通孔2，再將固定板3安裝在正極板支架I上，用螺釘4固定，即完成了電暈風散熱器正極板的組裝；然后將正極板與散熱肋片配合，用螺釘4固定，即完成了電暈風散熱器主體的組裝；再將電暈風散熱器主體與自動溫控系統、升壓供電模塊以及電源連接，即完成了電暈風散熱器的組裝；最后將散熱肋片與需要散熱的電子元件用硅膠等粘合物粘合后，即可進入工作狀態。
[0034]根據不同電子元件要求的正常工作時的溫度范圍，設定自動溫控系統的溫度標準值，當熱源溫度超過溫度標準值時，低壓電源開啟并轉換成高壓電源，高壓電源供電給電暈風散熱器主體產生電暈風進行強化散熱，當熱源溫度上升速度快或溫度超過溫度標準值多時，自動溫控系統將提高PWM波占空比，控制低壓電源的實際輸出電壓，從而提高電暈風散熱器的高壓電源的電壓，實現風速調節。
[0035]在本實施例中，電暈絲5為Φ60 μ m的細鎢絲，散熱肋片為鋁合金材質，正極板支架I為有機玻璃材質，當然正極板支架I采用硬質塑料等絕緣耐溫材料均可。如圖4、圖5、圖6所示,正極板支架I大小為44mm*34mm大小的長方形。在散熱肋片上加裝正極板形成電暈風散熱器后，其整體高度僅 僅只比原散熱肋片高出3~5_，較原風扇散熱器體積縮小40%以上。
[0036]招合金散熱肋片的整體尺寸為35.lmm*36.9mm*15.2mm,其中基底厚1.8mm,共有5片散熱肋片，肋片尺寸35.3mm*13.4mm。正電極使用Φ 60 μ m的鶴絲,平行放置在每兩個肋片中間上方，距肋片頂端平面2mm。根據鋁合金散熱肋片的尺寸，計算得到其有效散熱面積為5.565 X IO-3Hi20采用如下器材進行了散熱實驗:電暈風散熱器(包括其升壓裝置)、可調功率的熱源、直流穩壓電源、7.2V干電池、熱線風速儀、K型熱電偶、數字電流表、數字電壓表，得到以下實驗結果。
[0037]實驗參數
[0038]
【權利要求】
1.具有自動溫控系統的可拆卸線板結構的電暈風散熱器，包括電暈風散熱器主體、自動溫控系統和升壓供電模塊，其特征在于，所述電暈風散熱器主體包括散熱肋片和正極板，正極板包括正極板支架、固定板和電暈絲，正極板支架為設有一對相互平行的邊的結構，正極板支架的兩個平行邊上錯位打有通孔，電暈絲穿繞在正極板支架的通孔上，形成線網，固定板分別與正極板支架的兩個平行邊固定，正極板支架的另外兩邊分別與散熱肋片固定；所述自動溫控系統包括熱電偶溫度傳感模塊、單片機中央處理器和電力電子開關模塊，熱電偶溫度傳感模塊包括熱電偶傳感器、AD電路和運算放大器，熱電偶溫度傳感模塊用于將熱電偶傳感器測得的溫度信號經過AD電路轉換、運算放大器放大、冷端補償后，傳送給單片機中央處理器；單片機中央處理器包括單片機、單片機復位電路和晶振電路，單片機中央處理器用于將熱電偶溫度傳感模塊傳送來的溫度信號，經過PID算法后輸出PWM波，即脈寬調制波；電力電子開關模塊包括場效應管和與場效應管并聯的電阻，場效應管的源極接地，場效應管的柵極接電源且并聯電阻，場效應管的漏極接收單片機中央處理器傳送來的PWM波，電力電子開關模塊用于利用場效應管的漏極輸入的PWM波，控制高壓電路的開通與關斷；所述升壓供電模塊包括直流-直流升壓單元、直流-交流轉換單元、變壓器和電荷泵電路，升壓供電模塊用于將低壓電穩定升壓為電暈風散熱器主體需要的直流高壓電。
2.根據權利要求1所述的具有自動溫控系統的可拆卸線板結構的電暈風散熱器，其特征在于，所述升壓供電模塊中，直流-直流升壓單元包括一個儲能電感、一個濾波電容、一個續流二極管和一個絕緣柵雙極性晶體管；直流-交流轉換單元包括兩個電流等級為2A的功率三極管、一個基極偏置電阻、一個交流電容和一個儲能電感；電荷泵電路包括至少兩個耐壓等級為2KV的功率二極管和至少兩個耐壓等級為2KV的交流電容。
3.根據權利要求1所述的具有自動溫控系統的可拆卸線板結構的電暈風散熱器，其特征在于，所述固定板分別與正極板支架的兩個平行邊采用螺釘固定，正極板支架的另外兩邊分別與散熱肋片采用螺釘固定。
4.根據權利要求1所述的具有自動溫控系統的可拆卸線板結構的電暈風散熱器，其特征在于，所述正極板支架兩個平行邊上的通孔互為外切，電暈絲以S型穿繞在通孔上，形成均勻的平行線網。
5.根據權利要求4所述的具有自動溫控系統的可拆卸線板結構的電暈風散熱器，其特征在于，所述電暈絲為圓柱絲狀金屬，直徑小于1mm，耐受電壓20kv。
6.根據權利要求5所述的具有自動溫控系統的可拆卸線板結構的電暈風散熱器，其特征在于，所述電暈絲優選鎢絲。
7.根據權利要求1至6任意一項所述的具有自動溫控系統的可拆卸線板結構的電暈風散熱器，其特征在于，所述正極板支架和固定板是絕緣材料制成的正極板支架和固定板，耐受最高溫度為300°C。
【文檔編號】G06F1/20GK203405766SQ201320430633
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月17日 優先權日:2013年7月17日
【發明者】李俊業, 蔡順, 于海波, 許揚, 王一翔, 章楠豪 申請人:浙江大學