熱電制冷應(yīng)用于CPU散熱的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，CPU的散熱問題成為制約其發(fā)展的瓶頸，熱電制冷具有結(jié)構(gòu)緊湊，噪音低、可精確溫控等優(yōu)點(diǎn)，在CPU散熱上具有極大的應(yīng)用價(jià)值。本文主要從 CPU熱電制冷散熱系統(tǒng)的性能優(yōu)化及其有效工作的工況范圍兩方面進(jìn)行深入的研究。為熱電制冷應(yīng)用于CPU散熱提供相應(yīng)的理論支撐。
　　本文首先分析熱電模塊的傳熱特性，探討焦耳效應(yīng)在熱電制冷過程中的作用，得到描述熱電制冷過程較為準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。再著手優(yōu)化整個(gè) CPU熱電制冷散熱系統(tǒng)，建

2、立熱電模塊熱端采用風(fēng)冷熱沉散熱的CPU熱電制冷散熱系統(tǒng)，建立系統(tǒng)的傳熱網(wǎng)絡(luò)圖，給出系統(tǒng)各部分熱阻的計(jì)算公式。為簡(jiǎn)化算法，利用熱、電類比的原理，建立系統(tǒng)的等效電路模型，在PSpice中進(jìn)行模擬。分析系統(tǒng)瞬態(tài)制冷性能，探討熱電模塊工作電壓、冷負(fù)荷對(duì)熱電制冷性能的影響。在穩(wěn)態(tài)條件下，分析熱端散熱風(fēng)扇風(fēng)量，環(huán)境溫度以及系統(tǒng)中熱電模塊的個(gè)數(shù)對(duì)熱電制冷性能的影響。
　　為了探討熱電制冷系統(tǒng)有效工作的工況范圍。分別分析了系統(tǒng)使用單個(gè)熱電模塊和2

3、塊熱電模塊時(shí)，接點(diǎn)溫度不超過CPU臨界溫度的冷負(fù)荷范圍，并與CPU單獨(dú)使用熱端的熱沉和風(fēng)扇散熱進(jìn)行了比較。同時(shí)，為了防止冷端結(jié)露，提出了防止結(jié)露的理論方法。最后，利用有限元分析方法，針對(duì) CPU具體可能的熱負(fù)荷進(jìn)行了模擬，并將模擬結(jié)果與之前的研究結(jié)論進(jìn)行比較。
　　結(jié)果表明，工作電壓、熱端熱阻和環(huán)境溫度對(duì)熱電制冷系統(tǒng)性能有顯著的影響。熱電模塊獲得最低制冷溫度的電壓值隨熱端熱阻的增大而減小。在該熱電制冷系統(tǒng)中，使用兩塊熱電模塊時(shí)，獲