Радиоэлектронный блок с системой охлаждения

Авторы патента:

Полезная модель относится к области радиоаппаратостроения и может использоваться при конструировании корпусов радиоэлектронной аппаратуры с системой охлаждения.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, заключается в обеспечении эффективного теплоотвода от тепловыделяющих элементов с максимально плотной компоновкой в корпусе радиоэлектронной аппаратуры. Результат достигается тем, что радиоэлектронный блок с системой охлаждения с расположенным в нем, по крайней мере, одним тепловыделяющим элементом, содержит систему охлаждения корпуса, включающую входное отверстие, через которое внутрь корпуса снаружи поступает воздух, выходное отверстие, через которое воздух из корпуса выходит наружу. При этом система охлаждения корпуса, образована внутренними поверхностями левой и правой боковых стенок, внутренними поверхностями задней и передней стенок, верхней и нижней крышками корпуса, с разделением охлаждающего воздуха на потоки посредством модулей с тепловыделяющими элементами, малогабаритные тепловыделяющие элементы объединены в микроблок с заливкой теплопроводным компаундом. Причем радиоэлектронный блок с системой охлаждения содержит воздуховоды, выполненные в виде радиаторов, размещенные в отверстиях печатной платы микроблока и соединяющие теплоотводящие слои медной фольги печатной платы, при этом внешняя поверхность воздуховодов контактирует с теплопроводным компаундом, а внутренняя поверхность воздуховодов контактирует с воздушным потоком.

Полезная модель относится к области радиоаппаратостроения и может использоваться при конструировании корпусов радиоэлектронной аппаратуры с охлаждением.

Из уровня техники известен корпус радиоэлектронного блока (Авторское свидетельство 1725414, опубликовано 07.04.1992 г., МПК: Н05К 5/00), выполненный в виде верхней и нижней секций коробчатой формы, соединенных между собой по диагональной плоскости. Основания секций и панелей снабжены полками, размещенными под углом к ним. Полки расположены одна над другой и соединены разъемно. Сопрягаемые боковые стенки снабжены фигурными отбортовками П-образной формы. Для отвода тепла в боковых стенках верхней секции выполнены жалюзи.

Недостатком данного устройства является недостаточно эффективный отвод тепла от радиоэлементов и корпуса прибора.

Известно устройство для удаления тепла (Патент RU 2258181, опубликовано 04.09.2003 г., МПК: F24H 3/06, Н05К 7/20), включающее электродвигатель, осевой вентилятор, радиатор с ребрами и дополнительный осевой вентилятор, расположенный на удлиненной оси под осевым вентилятором и обтекателем.

Недостатком данного устройства является локальный отвод тепла от нагретого элемента, в частности, от микропроцессора.

Известна система для охлаждения корпуса, с расположенными в нем выделяющими тепло элементами (заявка на изобретение 2001113266, опубликовано 10.06.2003 г., МПК: Н05К 7/20). Система охлаждения корпуса, в котором расположен выделяющий тепло элемент, имеет входное отверстие, через которое внутрь корпуса снаружи поступает воздух, выходное отверстие, через которое воздух выходит из корпуса наружу, радиатор с рассеивающим тепло ребром, который частично или целиком расположен внутри корпуса рядом с входным отверстием. При этом воздух, который попадает внутрь корпуса через входное отверстие, сначала проходит через рассеивающее тепло ребро радиатора, отбирая от него тепло, которое выделяется работающим, выделяющим тепло элементом, и затем после нагревания в радиаторе, выпускается через выходное отверстие из корпуса наружу, охлаждая при этом сам корпус.

К недостаткам данного устройства можно отнести недостаточно эффективный отвод тепла от радиоэлементов и корпуса прибора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому техническому решению является, блок радиоэлектронный (Патент на полезную модель RU 101890, опубликовано 27.01.2011 г., МПК: Н05К 7/00, Н05К 7/20). Блок радиоэлектронный с расположенным в нем тепловыделяющим элементом, содержащий систему охлаждения корпуса, включающую входное отверстие, через которое внутрь корпуса снаружи поступает воздух, выходное отверстие, через которое воздух из корпуса выходит наружу, радиатор который частично расположен внутри корпуса рядом с входным отверстием. Радиатор выполнен с двумя рассеивающими тепло ребрами, одно из которых является внешней стенкой корпуса, а другое расположено внутри корпуса, при этом система охлаждения корпуса, образованная внутренними поверхностями левой и правой боковых стенок, внутренней поверхностью задней стенки, ребром радиатора, являющегося передней стенкой, верхней и нижней крышками корпуса, разделяется рассеивающим тепло ребром радиатора на левый и правый каналы, внутри каждого из которых охлаждающий воздух разделяется на потоки, причем наиболее выделяющие тепло элементы модулей имеют индивидуальные радиаторы, контактирующие с воздушным потоком или с основным радиатором, экраны экранированного модуля частично или полностью выполнены сетчатыми, а малогабаритные тепловыделяющие элементы объединены в микроблок с заливкой теплопроводным компаундом.

К недостаткам данного устройства можно отнести недостаточно эффективный отвод тепла от компонентов и элементов топологии.

Технический результат достигается тем, что радиоэлектронный блок с системой охлаждения с расположенным в нем, по крайней мере, одним тепловыделяющим элементом, содержит систему охлаждения корпуса, включающую входное отверстие, через которое внутрь корпуса снаружи поступает воздух, выходное отверстие, через которое воздух из корпуса выходит наружу. При этом система охлаждения корпуса, образована внутренними поверхностями левой и правой боковых стенок, внутренними поверхностями задней и передней стенок, верхней и нижней крышками корпуса, с разделением охлаждающего воздуха на потоки посредством модулей с тепловыделяющими элементами, малогабаритные тепловыделяющие элементы объединены в микроблок с заливкой теплопроводным компаундом. Причем радиоэлектронный блок с системой охлаждения содержит воздуховоды, выполненные в виде радиаторов, размещенные в отверстиях печатной платы микроблока и соединяющие теплоотводящие слои медной фольги печатной платы, при этом внешняя поверхность воздуховодов контактирует с теплопроводным компаундом, а внутренняя поверхность воздуховодов контактирует с воздушным потоком.

При этом воздуховоды выполнены с различным сечением и размещены в периферийной части микроблока в зоне выходного отверстия, одна из стенок микроблока выполнена наклонной, в виде отражателя потока воздуха.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

Фиг.1 - общий вид блока радиоэлектронного;

Фиг.2 - вид слева на Фиг.1;

Фиг.3 - вид справа на Фиг.1;

Фиг.4 - вид А на Фиг.1;

Фиг.5 - вид Б на Фиг.1;

Фиг.6 - сечение И-И на Фиг.3;

Фиг.7 - вид В на Фиг.1;,

Фиг.8 - сечение Г-Г на Фиг.6;

Фиг.9 - вид Д на Фиг.7.

Блок радиоэлектронный с системой охлаждения (Фиг.1-9) содержит корпус 1 с размещенными в нем одним или несколькими тепловыделяющими элементами, которые могут быть выполнены, например, в виде печатных плат с установленными на них выделяющими тепло электрорадиоэлементами и образующими электронные модули 2, 3, 4, 5.

Блок радиоэлектронный с системой охлаждения содержит систему охлаждения корпуса 1, включающую входное отверстие 6, рассеивающую тепло внутреннюю стенку 7, выполненную в виде радиатора, расположенную внутри корпуса, внутренние поверхности задней стенки 8 и передней стенки 9, верхнюю крышку 10 и нижнюю крышку 11, а также левую боковую стенку 12 и правую боковую стенку 13, а также выходные отверстия 14, 15 (Фиг.1, 2, 3).

Система охлаждения корпуса 1 выполнена с принудительной циркуляцией воздуха внутри корпуса блока радиоэлектронного, например, путем установки электровентилятора 16 (Фиг.1, 4) во входное отверстие 6.

Левая боковая стенка 12 и правая боковая стенка 13 с внутренней стенкой 7, выполняющей функции радиатора, жестко соединенной с передней стенкой 9, верхней крышкой 10 и нижней крышкой 11, а также выходные отверстия 14, 15 образуют левый и правый каналы охлаждения (Фиг.1, 2, 3). Входное отверстие 6 расположено в задней стенке 8, а выходные отверстия 14, 15, расположены в передней периферийной части левой 12 и правой 13 боковых стенок (Фиг.1, 2, 3, 4).

Выходные отверстия 14, 15 левой 12 и правой 13 боковых стенок (Фиг.1, 2) объединены в три группы с вертикальным, равномерным и симметричным размещением, с выполнением отверстий прямоугольной формы со скругленными торцами, горизонтально расположенными, что позволяет обеспечить образование горизонтальных каналов для прохождения охлаждающего потока воздуха и равномерный отвод тепла.

Электронные модули 2, 3, 4, 5 имеют различное конструктивное исполнение и закреплены на внутренней стенке 7, параллельно левой 12 и правой 13 боковым стенкам, с зазорами определенной величины между собой и внутренними поверхностями левой 12 и правой 13 боковых стенок (Фиг.1).

Электронные модули 2, 4 (Фиг.2, 3), содержащие тепловыделяющие элементы 17, 18 (Фиг.3, 5), размещенные на многослойных печатных платах 19, 20, (Фиг.5, 6), могут иметь дополнительные индивидуальные радиаторы 21, 22 (Фиг.5, 6), контактирующие с воздушным потоком или с внутренней стенкой 7 и размещенные ближе к электровентилятору 16 (Фиг.1, 4).

Электронный модуль 3, содержит значительное количество тепловыделяющих элементов 23 (Фиг.2, 7, 8), размещенных на многослойной печатной плате 24 (Фиг.8). Для оптимизации компоновки и теплоотвода данные элементы размещены, например, в рамке 25 (Фиг.2, 7) из теплопроводного материала, закрепленной на печатной плате, и залиты теплопроводным компаундом 26 (Фиг.8, 9), выполняющим функцию общего радиатора с большой поверхностью охлаждения.

В периферийной части модуля 3, в зоне выходных отверстий 14 (Фиг.2), размещены воздуховоды 27 (Фиг.7, 8, 9) различного сечения (в зависимости от температурного поля платы), впаянные в прямоугольные отверстия печатной платы 24 (Фиг.8) и соединяющие теплоотводящие слои 28 (Фиг.9) медной фольги, выполняющие функции радиаторов печатной платы, обеспечивая эффективный отвод тепла от компонентов и элементов топологии.

Внешняя поверхность воздуховодов 27 контактирует с теплопроводным компаундом 26 (Фиг.9), а внутренняя - с воздушным потоком, проходящим между внутренней стенкой 7 и модулем 3, и выходящим из корпуса 1 через воздуховоды 27 и выходные отверстия 14 левой боковой стенки 12.

Электронные модули 2, 3 имеют различную длину и установлены со смещением относительно друг друга, при этом модуль 3 выполнен ступенчатым. Одна из стенок 29 (Фиг.8) рамки 25 (Фиг.7) выполнена наклонной, с функцией дополнительного радиатора и отражателя для свободного прохождения потока воздуха между модулями к выходным отверстиям 14 (Фиг.2)

Отвод тепла (Фиг.1) от тепловыделяющих элементов и в целом от корпуса, осуществляется следующим образом.

Через входное отверстие 6, выполненное в задней стенке 8 (Фиг.1) корпуса 1, воздух под давлением, создаваемым, например, электровентилятором 16 (Фиг.4), поступает в систему охлаждения корпуса 1 блока радиоэлектронного, образованную внутренними поверхностями левой боковой стенки 12, правой боковой стенки 13, внутренней поверхностью задней стенки 8, внутренней стенкой 7, передней стенкой 9, верхней крышкой 10 и нижней крышкой 11 (Фиг.1, 2).

Охлаждая внутреннюю стенку 7, выполняющую функции радиатора, жестко соединенную с передней стенкой 9, верхней крышкой 10 и нижней крышкой 11, воздух поступает в левый и правый каналы, разделяясь на потоки, поступающие в выходные отверстия 14, 15.

Первый охлаждающий поток воздуха левого канала проходит в зазор между электронным модулем 3 и поверхностью внутренней стенки 7, охлаждая внутреннюю стенку 7 и поверхность многослойной печатной платы 24 модуля, и выходит через воздуховоды 27 (Фиг.8) в выходные отверстия 14 левой боковой стенки 12.

Эффективный отвод тепла от компонентов 23 и элементов топологии многослойной печатной платы 24 осуществляется посредством воздуховодов 27 (Фиг.8) различного сечения, в зависимости от температурного поля платы, впаянных в прямоугольные отверстия печатной платы и соединяющие теплоотводящие слои 28 медной фольги платы.

Второй охлаждающий поток воздуха левого канала проходит в зазор между электронными модулям 2 и 3, охлаждая печатные платы с тепловыделяющими элементами модулей, а также тепловыделяющие элементы 23, размещенные в рамке 25 из теплопроводного материала, закрепленной на печатной плате 24, и залитые теплопроводным компаундом 26, выполняющим функции общего радиатора с большой поверхностью охлаждения, в том числе и посредством воздуховодов 27, контактирующих с теплопроводным компаундом.

Свободный выход охлаждающего потока воздуха через выходные отверстия 14 во внешнюю среду осуществляется через зазор, обеспеченный сдвигом электронного модуля 3 относительно модуля 2. При этом одна из стенок 29 электронного модуля 3 выполнена наклонной в виде отражателя потока воздуха, направляемого в выходные отверстия 14, с функцией дополнительного радиатора.

Третий охлаждающий поток воздуха левого канала проходит в зазор между электронным модулем 2 и левой боковой стенкой 12, охлаждая печатную плату 19 с тепловыделяющими элементами, а также радиатор 21, установленный на наиболее тепловыделяющих элементах 17 (Фиг.1, 2, 5), и выходит во внешнюю среду через выходные отверстия 14.

В правом канале воздух разделяется также на несколько потоков, образованных зазорами электронных модулей 4, 5 с внутренней стенкой 7 и левой боковой стенкой 13 (Фиг.1) с последующим выходом в выходные отверстия 15.

Первый охлаждающий поток воздуха правого канала проходит в зазор между электронным модулем 4 и внутренней стенкой 7.

Данный поток воздуха охлаждает печатную плату 20 электронного модуля 4 с тепловыделяющими элементами, внутреннюю стенку 7, а также радиатор 22, с установленными на нем наиболее тепловыделяющими элементами 18 электронного модуля (Фиг.1, 3, 6), охлаждая стенки экранированного модуля 5 и выходит во внешнюю среду через выходные отверстия 15 в правой боковой стенке 13.

Второй охлаждающий поток воздуха правого канала проходит в зазор между электронным модулем 4, 5 и боковой стенкой 13, охлаждая наружную поверхность печатных плат модуля 4 с тепловыделяющими элементами, а также стенки модуля 5, и через выходные отверстия 15 правой боковой стенки 13 выходит во внешнюю среду (Фиг.1, 3, 6).

Охлаждающий поток воздуха от электровентилятора 16 (Фиг.3) также проходит между электронными модулями 2, 3, 4, 5, верхней крышкой 10 и нижней крышкой 11 (Фиг.2, 4), охлаждая последние, также выполняющие функции радиаторов, так как они закреплены на внутренней стенке 7.

Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет обеспечить эффективный теплоотвод от тепловыделяющих элементов с максимально плотной компоновкой в корпусе радиоэлектронной аппаратуры.

1. Радиоэлектронный блок с системой охлаждения и расположенным в нем, по крайней мере, одним тепловыделяющим элементом, содержащий систему охлаждения корпуса, включающую входное отверстие, через которое внутрь корпуса снаружи поступает воздух, выходное отверстие, через которое воздух из корпуса выходит наружу, при этом система охлаждения корпуса образована внутренними поверхностями левой и правой боковых стенок, внутренними поверхностями задней и передней стенок, верхней и нижней крышками корпуса, с разделением охлаждающего воздуха на потоки посредством модулей с тепловыделяющими элементами, а малогабаритные тепловыделяющие элементы объединены в микроблок с заливкой теплопротводным компаундом, отличающийся тем, что он дополнительно содержит воздуховоды, выполненные в виде радиаторов, размещенные в отверстиях печатной платы микроблока и соединяющие теплоотводящие слои медной фольги печатной платы, при этом внешняя поверхность воздуховодов контактирует с теплопроводным компаундом, а внутренняя поверхность воздуховодов контактирует с воздушным потоком.

2. Радиоэлектронный блок с системой охлаждения по п.1 отличающийся тем, что воздуховоды выполнены с различным сечением.

3. Радиоэлектронный блок с системой охлаждения по п.1 отличающийся тем, что воздуховоды размещены в периферийной части микроблока, в зоне выходного отверстия.

4. Радиоэлектронный блок с системой охлаждения по п.1 отличающийся тем, что одна из стенок микроблока выполнена наклонной в виде отражателя потока воздуха.