[doc]基于半导体冷却器的CPU散热研究

基于半导体冷却器的CPU散热研究。低温和超导性。第37冷冻冷冻机。 ＆Supercond V0l_37No。 3基于半导体冷却器的CPU散热研究阜新，高超，何俊杰，段固平，张朝增（重庆大学光电工程学院，重庆40003 0)摘要：鉴于CPU散热故障的数量在不断增加，计算机，传统的风冷散热方法已经接近极限，研究了一种使用CPU芯片散发半导体冷却器热量的实用方法，并提出了防止CPU完全暴露的具体措施，并且关键词：半导体冰箱； CPU；露点传感器高超，何俊杰，段固平，张超增（重庆大学光电工程学院y，重庆400030）：基于计算机CPU不断增加的热故障。

常规的空气冷却方法已被限制为最大容量。他在本文中提出了一种应用半导体方法消除CPU芯片热量的实用方法，并提出了避免CPU结泄漏的具体措施，并设计了针对半导体冷却器的电容控制方法。实验结果表明，建议的方法可行，有效且可行，可以提高CPU的散热能力。关键字：半导体冷却器，CPU，露点传感器引言随着集成电路制造技术和技术的不断进步，近年来，微处理器CPU芯片已朝着高集成度，高小型化和高频化的方向迅速发展。

但是，CPU性能的不断提高伴随着发热量的增加。这种现象引起了业界的广泛关注。一些数据表明，55％的电子设备故障是由过热引起的。如果继续这种方式，将严重影响计算机的稳定性，可靠性和使用寿命，并阻碍计算机技术的发展。目前，通常使用空气冷却来耗散CPU。将在CPU芯片上安装带有轴流风扇的散热器。风扇的旋转迫使空气对流以带走热量。该散热方法结构简单，价格低廉。但是，散热能力有限，并且只能释放CPU产生的60％的热量。随着功能越来越强大的CPU的不断推出，这种类型的CPU冷却方法已接近极限。为了最大化CPU的性能并确保其可靠性，研究实用有效的CPU芯片散热方法已成为业界科技工作者非常重要而紧迫的任务。鉴于上述原因，本文研究了一种使用半导体冷却器提高CPU芯片散热能力的实用方法。半导体制冷，也称为电子制冷，热电制冷，热电制冷或珀尔帖制冷等。它利用塞贝克效应和珀尔帖效应的反向作用来达到制冷的目的。它的工作机制是传热。当直流电导通时，半导体的冷表面的温度迅速降低，并且热表面的温度迅速升高，使得冷表面的相对较低的温度用于降低温度。冷却能力Q由以下表达式J描述：其中，：热电系数；：冷表面温度；，：工作电流； R：半导体电阻；：导热率； AT：冷热表面之间的温差。

用于CPU芯片散热的半导体冷却器的结构如图1所示。其优点是：结构简单，体积小，重量轻，接收日期：2009-02-23资助项目：国立大学学生创新实验计划（08106110 7)。作者简介：Fuxin（1961 一)，男，工程师，主要从事制冷，空调和测控技术的研究。制冷？49？工作环境要求低，无制冷介质，无振动，无污染，启动快，控制灵活，装配简单，寿命长，可靠性高，性能好，易于维护；缺点是：制冷效率低，因冷表面易造成短路故障温度过低而无法使CPU结露热表面散热器冷表面导电板半导体冷却器芯片图1 CPU半导体冷却1 CPU半导体冷却器露点结构t从上面可以看出，使用半导体冷却器消散CPU芯片无疑是提高CPU芯片散热能力的更好方法。但是，当半导体冷却器的冷表面温度达到露点温度时，与之紧密接触的CPU芯片将会凝结，从而导致短路的危险。该问题限制了半导体冷却器在CPU芯片的散热中的普及和应用。为了确保空气中的水分不会凝结在CPU芯片的表面，我们建议凝结半导体冷却器的冷表面。揭示监视的想法。

一旦发生轻微凝结，请立即停止半导体冷却器，并在温度回到露点温度时恢复操作，以避免由于CPU芯片凝结而造成短路的风险。作者开发的露点传感器由红外发光二极管，红外光电二极管，反射镜，滤光片盖，信号处理电路等组成。其原理结构如图2所示。露点传感器原理图2露点传感器图中反射红外光的镜面由不锈钢制成。组装时，镜子和半导体冷却器的冷表面必须具有良好的热接触，并且它们之间的热阻应非常低，即镜子的温度半导体冰箱的冷表面的温度基本上是一样的我们实际上将反射器安装在冷传导板上。当反射器的温度高于空气露点温度时，由红外发光二极管发射的红外光可以被反射镜反射到光电二极管以进行接收。当反射器的温度下降到露点温度时，潮湿的空气会产生汽液相变的冷凝过程。在反射器表面上形成露珠，并且镜表面失去其反射能力。光电二极管不能接收由红外发光二极管发射的红外光。过滤器盖由烧结的不锈钢粉末制成。具有结构坚固，屏蔽干扰光，滤光效果好等优点，确保不会因灰尘而误报镜面。露点传感器的信号处理电路如图3所示。R1 D1 VO露点传感器电路原理图露点电路原理图—点传感器红外发光二极管D1型号为SE303，它考虑了使用寿命，节能和识别可靠性。 。根据Io =（一) / foot，我们将红外发光二极管的工作电流设计为3mA。

红外光电二极管D2模型为PH302，其峰值波长在940nm的红外区域。电压比较器由运算放大器Al组成，型号为LM358。当镜未聚光时，电压比较器的同向输入端子电势高于反向输入端子电势Vo12V；反之亦然。当反射镜聚光时，反向输入端子电势高于同向输入端子电势VoO。制冷量自动控制设计。实际上，由半导体冷却器组成的CPU芯片散热系统对温度控制精度和响应时间没有很高的要求。重要的是整个系统的安全性和可靠性。因此，作者使用比例（P）调整方案来控制半导体冷却器的冷却能力。温度负反馈闭环温度控制系统由P调节器，脉宽调制PWM，门，驱动器，半导体冰箱，露点传感器，温度传感器等组成。该系统的控制框图如图4所示。制冷量自动控制框图4冷控制图32〜C。反馈值来自选择安装在冷表面传导板上的组件，驱动器的电源开关使用MOS。温度传感器监视CPU芯片的表面温度。将该值与FET管进行比较，后者在截止和饱和区交替工作。将热量损失与设定值进行比较，并将偏差值发送到调节器。 CPU芯片表很小。温度传感器使用负温度系数热敏电阻表面温度t。调节器的输出Y具有以下函数关系（返回（NTC）），具有高灵敏度，小尺寸和低价格的特性。 3 2) 5（32〜C

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/shoujiruanjian/article-315883-1.html