ГЕРМЕТИЧНЫЙ РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК Российский патент 2009 года по МПК H05K7/14 H05K5/06 H05K7/20 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при разработке герметичной радиоаппаратуры.

Известно, что для надежной работы радиоэлектронного устройства необходимо обеспечить отвод избыточного тепла в окружающую среду.

Известно также, что для этих целей используют различные охлаждающие устройства, приведенные в контакт с источником тепловыделений непосредственно или путем теплоносителя (жидкость, воздух) [1]. При работе охлаждающего устройства влага, содержащаяся в воздухе в объеме радиоэлектронного устройства конденсируется на теплообменных аппаратах охладителя, а также на переохлажденных участках на элементах радиоэлектронной платы, что может дестабилизировать работу устройства в целом.

Известно техническое решение, использование которого позволяет перед включением радиоэлектронного аппарата испарить влагу с элементов электронной платы с последующей конденсацией ее на теплообменном аппарате охлаждающего устройства в виде инея [2].

Известное техническое решение не обеспечивает высокой надежности работы герметичного радиоэлектронного блока в процессе длительной эксплуатации, поскольку не может снизить уровень водяного конденсата, образовавшегося в процессе длительной эксплуатации за счет проникновения влаги из внешней среды, по причине неидеальности герметизации корпуса блока. В заявленном устройстве перед каждым его включением в процессе длительной эксплуатации осуществляется испарение с рабочих поверхностей имеющегося водяного конденсата и замораживание его поверхностей радиаторов термоэлектрических охладителей.

Недостатками указанного решения являются повышенное энергопотребление, необходимое при каждом включении для испарения влаги с элементов электронной платы, и задержка времени включения радиоэлектронного устройства для выполнения функционального назначения.

Цель изобретения - повышение надежности работы в процессе эксплуатации путем снижения водяного конденсата на рабочих поверхностях в блоке радиоэлектронного устройства.

Сущность изобретения заключается в использовании капиллярной структуры, с одной стороны имеющей контакт с теплообменником охладителя по холодной стороне, а с другой - по горячей.

На фиг.1,а схематично изображена конструкция предлагаемого устройства, а на фиг.1,б - вид спереди на капиллярную структуру, которая имеет тепловой контакт с основанием радиаторов с холодной и горячих сторон.

Устройство содержит основание 1 и крышку 2 корпуса, систему осушки, содержащую термоэлектрические охладители 3, количество которых определяется уровнем тепловыделений в объеме блока, соответствующее количество радиаторов 4 по холодной стороне и такое же количество радиаторов 5 по горячей стороне, капиллярную структуру 6 и электронные платы в блоке 7, источник питания термоэлектрических батарей (не показан) и блок управления (не показан).

Термоэлектрические охладители 3 установлены в сквозных отверстиях крышки 2 корпуса 1. Радиаторы 4 установлены на холодных плоскостях термоэлектрических охладителей, а радиаторы 5 - на горячей. Капиллярная структура 6 имеет тепловой контакт с основанием радиатора 4 с холодной стороны со стороны ребер и с другого конца аналогичным образом с основанием со стороны ребер радиатора 5 горячей стороны. Термоэлектрические охладители электрически связаны с блоком питания, который имеет электрическую связь с блоком управления.

Устройство работает следующим образом.

Пусть на рабочих поверхностях электронных плат 7 имеется водяной конденсат, образовавшийся за счет влаги, содержащейся в воздухе, которым заполнен корпус, либо проникшей из внешней среды из-за неидеальности герметизации корпуса. При этом включение радиоэлектронного устройства недопустимо, так как это может привести к выводу его из строя. Для снижения водяного конденсата перед включением радиоэлектронного устройства включается блок питания, связанный с блоком управления. В начальный период времени блок управления формирует напряжение на выходе блока питания такой полярности, что холодная плоскость термоэлектрических охладителей нагревается, нагревая при этом радиаторы 4, воздух, которым заполнен корпус, и, соответственно, электронные платы 7. Водяной конденсат начинает испаряться. Через заданное время, за которое весь водяной конденсат испарится (время устанавливается по результатам предварительных исследований), блок управления формирует напряжение такой полярности на входах термоэлектрических охладителей, что холодная плоскость термоэлектрических охладителей 3 и радиаторы 4 начинают охлаждаться. Водяной пар, находящийся в корпусе, начинает конденсироваться на поверхности радиаторов 4 и через капиллярную структуру подаваться на основание радиатора 5 со стороны ребер. Так как капиллярная структура имеет тепловой контакт с основанием и это вызывает испарение влаги из него. Таким образом, происходит следующий процесс: испарение влаги с поверхности электронных плат, конденсация влаги из воздуха в объеме радиоэлектронного блока на радиаторах охладителя с холодной стороны, транспортировка сконденсировавшейся влаги на радиатор с горячей стороны, испарение влаги в окружающую среду. В результате этих процессов идет постоянный процесс отвода сконденсировавшейся влаги из объема блока в процессе работы радиоэлектронного устройства в окружающую среду. При новом включении радиоэлектронного устройства время работы термоэлектрических модулей на нагрев для испарения влаги с электронных плат уменьшается, т.к. конденсат выведен в окружающую среду, и, соответственно, уменьшается энергопотребление термобатареей в данном режиме, а также уменьшается время задержки включения радиоэлектронного устройства для выполнения функционального назначения.

Список литературы

1. Дульнев Г.Н. и Тарновский Н.Н. Тепловые режимы радиоэлектронной аппаратуры. Энергия, 1971.

2. Патент РФ № 1823783, H05K5/06.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при разработке герметичной радиоаппаратуры. Технический результат - повышение надежности работы в процессе эксплуатации путем снижения водяного конденсата на рабочих поверхностях в блоке радиоэлектронного устройства. Достигается тем, что герметичный радиоэлектронный блок, содержащий герметичный корпус, заполненный воздухом, электронные платы, установленные внутри корпуса, и систему осушки внутренней плоскости корпуса, содержащей термоэлектрические охладители с радиаторами по горячей и холодной сторонам, отличающийся тем, что с целью повышения надежности работы в процессе эксплуатации путем снижения водяного конденсата на рабочих поверхностях радиоэлектронного прибора в систему осушки введена капиллярная структура, имеющая тепловой контакт с радиаторами термоэлектрических охладителей с холодной и горячей сторон. 1 ил.

Герметичный радиоэлектронный блок, содержащий герметичный корпус, заполненный воздухом, электронные платы, установленные внутри корпуса, и систему осушки внутренней плоскости корпуса, содержащей термоэлектрические охладители с радиаторами по горячей и холодной сторонам, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы в процессе эксплуатации путем снижения водяного конденсата на рабочих поверхностях радиоэлектронного прибора, в систему осушки введена капиллярная структура, имеющая тепловой контакт с радиаторами термоэлектрических охладителей с холодной и горячей сторон.