Обгрунтування вибору типу радіаторного профілю для нової конструкції системи охолодження електронного модуля

The reliable operation of complex electronic systems with increased heat generation is ensured by the use of efficient cooling systems, the cost of which is sometimes up to 45% of the cost of electronic modules that are cooled. In this regard, the development of new design solutions aimed at reducing the cost of electronic module cooling systems is an urgent task. In this work, a new design solution to reduce the cost of the basic version of the air cooling system of the transmit/receive (T/R) module is proposed. Instead of the heatsink case of the T/R module made by the method of milling from a solid aluminum plate 53 mm thick, a design is proposed, which consists of two parts: an improved case part, made by the method of milling from an aluminium plate with half the thickness, and a convective heat exchanger attached to it, made from a serial heatsink profile. Active electronic components are in contact with the surface of the heat exchanger through the windows in the case. The main part of this work is devoted to rationale for choosing the most advantageous from a thermal point of view heat sink profile from the existing serial profiles for use in the new cooling system. Using computer simulation, the thermal performance of the proposed cooling system was determined and compared in two versions: based on a serial heatsink profile of type 1 and based on a serial heatsink profile of type 2. Types 1 and 2 of the heatsink profile are similar, but have different geometric characteristics, different number of fins, different fin heights, different base thicknesses and different weights. The purpose of the simulation is to determine the most effective of them for use in the new T/R module cooling system. As a result of simulation, it is shown that the most effective for use in the design of the T/R module air cooling system is a serial type 1 heatsink profile, made of aluminum-magnesium alloy AD 31Т. It has a base thickness of 4 mm, a fin height of 21 mm, a fin pitch of 7 mm, a fin thickness at the base of 2.5 mm, and a fin thickness at the top of 1 mm. The maximum temperature at the installation sites of the hottest transistors on a heat exchanger from a type 1 heatsink profile is 8.7–4.9 °С (or 10.0–8.2%) less than on a type 2 heatsink profile heat exchanger (at air velocity from 1 m/s to 5 m/s). The total thermal resistance of the cooling system using a type 1 heatsink profile is 13.5–11.9% less than using a type 2 heatsink profile. Moreover, the mass of the convective heat exchanger based on the type 1 heatsink profile is 367 g (or 8.5%) less.Надійна робота складних електронних систем з підвищеним тепловиділенням забезпечується застосуванням ефективних систем охолодження, вартість яких іноді становить до 45% від вартості електронних модулів, які охолоджуються. У зв’язку з цим, розробка нових конструктивних рішень, спрямованих на здешевлення систем охолодження електронних модулів, є актуальною задачею. В даній роботі запропоновано нове конструктивне рішення здешевлення базового варіанта повітряної системи охолодження приймально-передавального модуля (ППМ). Замість корпуса-радіатора приймально-передавального модуля, виконаного методом фрезерування з суцільної алюмінієвої плити завтовшки 53 мм, запропонована конструкція, яка складається з двох частин: удосконаленої корпусної частини, виготовленої методом фрезерування з алюмінієвої плити з удвічі меншою товщиною, та приєднаного до неї конвективного теплообмінника, виготовленого з серійного радіаторного профілю. Активні електронні компоненти крізь вікна в корпусній частині контактують з поверхнею теплообмінника. Обгрунтуванню вибора найбільш вигідного з теплової точки зору радіаторного профілю з існуючих серійних профілів для використання в новій системі охолодження присвячена більша частина даної роботи. Методом комп’ютерного моделювання визначено та порівняно теплові характеристики запропонованої системи охолодження з конвективним теплообмінником в двох варіантах виконання: на основі серійного радіаторного профілю типу 1 та на основі серійного радіаторного профілю типу 2. Типи 1 і 2 радіаторного профілю мають близькі, але різні геометричні характеристики, різну кількість ребер, різну висоту ребер, різну товщину основи і різну масу. Метою моделювання є визначення найбільш ефективного з них для використання в новій системі охолодження ППМ. В результаті моделювання показано, що найбільш ефективним для застосування в конструкції повітряної системи охолодження ППМ є серійний радіаторний профіль типу 1, виготовлений з алюмінієво-магнієвого сплаву АД 31Т, який має: товщину основи 4 мм, висоту ребер 21 мм, крок ребер 7 мм, товщину ребра біля основи 2,5 мм, товщину ребра біля вершини 1 мм. Максимальна температура в місцях встановлення найбільш нагрітих транзисторів на теплообміннику з радіаторного профілю типу 1 на 8,7–4,9 °С (або на 10,0–8,2%) менша, ніж на теплообміннику з радіаторного профілю типу 2 (при швидкості повітря від 1 м/с до 5 м/с). Загальний тепловий опір системи охолодження з використанням радіаторного профілю типу 1 на 13,5–11,9% менший, ніж з використанням радіаторного профілю типу 2. Крім того, маса конвективного теплообмінника на основі радіаторного профілю типу 1 менша на 367 г (або на 8,5%)

Физическое представление и расчет начала кипения в пульсационной тепловой трубе

Отримано формулу для розрахунку теплового потоку, який забезпечує початок кипіння теплоносія в пульсаційній тепловій трубі (ПТТ), і визначено нижню границю ефективної роботи ПТТ. Показано, що основними факторами, що впливають на величину цього теплового потоку, є рушійний капілярний напір та швидкість руху парової бульбашки. Формулу для визначення теплового потоку було отримано для замкнених ПТТ, виготовлених з міді, з водою як теплоносій. Інформація про величину теплового потоку є необхідною для подальшого проектування систем охолодження різноманітних теплонавантажених елементів, чутливих до перегріву, наприклад світлодіодів перспективних освітлювальних пристроїв.LED development is accompanied by the need to ensure a constructive solution for the thermal conditions problem. For this purpose one can use pulsating heat pipes (PHP), that operate more efficiently after the start of heat carrier boiling. This article describes the physical representation and formula that allows determining the boiling point, which is a lower bound of the PHP effective operating range. It is shown that the main factors influencing the required heat flow are driving capillary pressure and velocity of the vapor bubble. The formula was obtained for the closed PHP made of the copper with water as a heat carrier. Information about this heat flux can be used for further design of cooling systems for heat-sensitive elements, such as LED for promising lighting devices.Получена формула для расчета теплового потока, обеспечивающего начало кипения теплоносителя в пульсационной тепловой трубе (ПТТ), т. е. определяющего нижнюю границу эффективной работы ПТТ. Показано, что основными факторами, влияющими на искомую величину теплового потока, являются движущий капиллярный напор и скорость движения парового пузырька. Формула для определения теплового потока была получена для замкнутых ПТТ, изготовленных из меди, с водой в качестве теплоносителя. Информация о величине теплового потока необходима для дальнейшего проектирования систем охлаждения различных теплонагруженных элементов, чувствительных к перегреву, например светодиодов перспективных осветительных устройств

Высокоэффективная комбинированная теплопередающая система испарительно-конденсационного типа

Запропоновано конструкцію комбінованої теплопередающей системи випарно-конденсаційного типу, що складається з традиційної теплової труби і приєднаної до її зоні конденсації пластини, суміщеної з пульсаційної тепловою трубою, що дозволяє знизити загальний термічний опір системи і збільшити відводиться тепловий потік у порівнянні з теплопередающей системою, що складається з традиційної теплової труби і радіаторної пластиниThe design of combined heat-transfer system of evaporation-condensation type is proposed, consisting of traditional heat pipe and the plate united with pulsating heat pipe attached to its condensation zone. This design allows reducing the total thermal resistance and increasing the heat transfer rate of the system in comparison with the heat transfer system, consisting of traditional heat pipe and radiator plate.Предложена конструкция комбинированной теплопередающей системы испарительно-конденсационного типа, состоящая из традиционной тепловой трубы и присоединенной к ее зоне конденсации пластины, совмещенной с пульсационной тепловой трубой, позволяющая снизить общее термическое сопротивление системы и увеличить отводимый тепловой поток по сравнению с теплопередающей системой, состоящей из традиционной тепловой трубы и радиаторной пластины

Технология изготовления GaAs-диодов Ганна для диапазона коротких миллиметровых длин волн

Розроблена технологія дозволила створити діоди Ганна, що працюють на частоті до 80 ГГц з ККД до 4% і вихідною потужністю 40 мВт.The developed technology has created Gunn diodes operating at frequencies up to 80 GHz with an efficiency of up to 4% and an output power of 40 mW.Разработанная технология позволила создать диоды Ганна, работающие на частоте до 80 ГГц с КПД до 4% и выходной мощностью 40 мВт

Особенности конструкции и технологии изготовления диодов Ганна из арсенида галлия, работающих на частотах выше 60 ГГц

Розроблено конструкцію і перспективну технологію виготовлення діодів Ганна на епітаксійних структурах GaAs п-п + - типу з катодних контактом, инжектуючим гарячі електрони. Досліджено моногармонічний і бігармонічний режими роботи на частотах вище 60 ГГц. Досягнуто значення ККД 1,2% для генераторів, що працюють в бігармонічному режимі на робочій частоті 94 ГГц.The design is developed and promising manufacturing technology Gunn diodes on GaAs epitaxial structures p-n + - type contact with the cathode, injecting hot electrons. Abstract monogarmonichesky and biharmonic modes at frequencies above 60 GHz. It reached a value of 1.2% efficiency for generators operating in Biharmonic mode, the operating frequency of 94 GHz.Разработана конструкция и перспективная технология изготовления диодов Ганна на эпитаксиальных структурах GaAs п-п + - типа с катодным контактом, инжектирующим горячие электроны. Исследованы моногармонический и бигармонический режимы работы на частотах выше 60 ГГц. Достигнуто значение КПД 1,2% для генераторов, работающих в бигармоническом режиме на рабочей частоте 94 ГГц

Search for f1(1285)→π+π−π0f_1(1285) \to \pi^+\pi^-\pi^0 decay with VES detector

The isospin violating decay $f_1(1285)\to\pi^+\pi^-\pi^0$ has been studied at VES facility. This study is based at the statistics acquired in $\pi^- Be$ interactions at 27, 36.6 and 41 GeV/c in diffractive reaction $\pi^- N \to (f_1 \pi^-) N$. The $f_1(1285) \to \pi^+\pi^-\pi^0$ decay is observed. The ratio of decay probabilities $BR(f_1(1285) \to \pi^+\pi^-\pi^0)$ to $BR(f_1(1285) \to \eta \pi^+\pi^-) \cdot BR(\eta \to \gamma\gamma)$ is $\sim\:1.4$.Comment: 10 pages, 8 figures, presented at XII Conference on Hadron Spectroscop

Пути снижения температуры кристалла светодиода в составе люстры с алюминиевыми тепловыми трубами

Представлено складові загального термічного опору на шляху проходження теплового потоку від кристала потужного світлодіода до навколишнього повітря: кристал - основа світлодіода, основа світлодіода - корпус модуля, корпус модуля - зона нагріву теплової труби, зона нагріву - зона охолодження теплової труби, зона охолодження теплової труби - ребро охолодження, ребро охолодження - навколишнє повітря. Показано, що зниження будь-якого з цих термічних опорів призводить до зниження температури кристала і збільшення терміну служби світлодіодної люстри.The analysis of components of the total thermal resistance on the way of thermal flux transfer from a power-ful light-emitting diode crystal to an ambient air is given. Constructive and technological ways of decrease of thermal resistance are shown for the following of its components: crystal — light-emitting diode base, light-emitting diode base — module case, module case — heating zone of the thermal pipe, heating zone — cool-ing zone of the thermal pipe, cooling zone of the thermal pipe — cooling fin, cooling fin — ambient air. De-crease in any of these thermal resistances leads to the decrease of the crystal temperature, increase of a light flux and operating life of the LED chandelier.Представлены составляющие общего термического сопротивления на пути прохождения теплового потока от кристалла мощного светодиода до окружающего воздуха: кристалл — основание светодиода, основание светодиода — корпус модуля, корпус модуля — зона нагрева тепловой трубы, зона нагрева — зона охлаждения тепловой трубы, зона охлаждения тепловой трубы — ребро охлаждения, ребро охлаждения — окружающий воздух. Показано, что снижение любого из этих термических сопротивлений приводит к снижению температуры кристалла и увеличению срока службы светодиодной люстры

Охлаждение светодиодного модуля с помощью различных теплоотводов

Наведено результати експериментального порівняння теплових характеристик трьох тепловідводів: штампованого з алюмінієвого листа (базовий варіант), на основі мідно-водяної пульсаційної теплової труби та на основі мідного дротового радіатора, за допомогою яких відводилося тепло від світлодіодного модуля потужністю 10,55 Вт. Встановлено, що в умовах природної конвекції всі три тепловідводи забезпечують рівень температури світлодіодного модуля в місцях установки світлодіодів, що не перевищує 64°С. Використання мідного дротового радіатора дозволяє в порівнянні з базовим варіантом знизити температуру в центрі друкованої плати модуля на 3,9°С, а використання тепловідводу на основі пульсаційної теплової труби — на 7,1°С.Given article presents the results of an experimental comparison of three radiators which are: pressed radiator made of aluminum plate (basic variant), radiator made of copper wire, and copper/water pulsating heat pipe. The radiators are intended to take off heat from the LED module with the power capacity of 10,55 W. It is established that under natural convection all three radiators can keep temperature level of the circuit board module less then 64 °С that lies within the operating range. In comparison with basic variant the use of the copper wire radiator allows lowering of the temperature in the LED module center on 3.9 °С, and the same value for the pulsating heat pipe is 7.1°С.Приведены результаты экспериментального сравнения тепловых характеристик трех теплоотводов: штампованного из алюминиевого листа (базовый вариант), на основе медно-водяной пульсационной тепловой трубы и на основе медного проволочного радиатора, с помощью которых охлаждался светодиодный модуль мощностью 10,55 Вт. Установлено, что все исследованные теплоотводы обеспечивают температуру не выше 64°С в местах установки светодиодов в условиях естественной конвекции, при этом использование медного проволочного радиатора позволяет снизить температуру в центре печатной платы модуля на 3,9°С по сравнению с базовым вариантом, а использование теплоотвода на основе пульсационной тепловой трубы — на 7,1°С

Слаботочные диоды Ганна на основе арсенида галлия для КВЧ-аппаратов

На основі спеціально розробленого слаботочного діода Ганна, що працює в діапазоні довжин хвиль 42-53 ГГц і 56-65 ГГц, вдосконалені апарати КВЧ терапії.On the basis of a specially designed security systems Gunn diode operating in the wavelength range of 42-53 GHz and 56-65 GHz, improved EHF therapy.На основе специально разработанного слаботочного диода Ганна, работающего в диапазоне длин волн 42-53 ГГц и 56-65 ГГц, усовершенствованы аппараты КВЧ терапии