Разработка систем термостабилизации компьютерного процессора на основе полупроводниковых термоэлектрических преобразователей

• Автор: Нежведилов, Тимур Декартович
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 160 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ДГТУ - Дагестанский государственный технический университет
РЭА - радиоэлектронная аппаратура
ТЭ - термоэлемент
ТЭБ - термоэлектрическая батарея
ТЭМ - термоэлектрический модуль
ТЭП - термоэлектрический преобразователь
ТЭУ - термоэлектрическое устройство
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1Л. Краткий обзор развития термоэлектрической техники
1.2. Способы охлаждения компьютерного процессора
1.3 Термоэлектрические устройства для охлаждения и термостати-рования компьютерного процессора
1.3.1. Полупроводниковые термоэлектрические устройства. Основные режимы работы
1.3.2. Применение термоэлектрических устройств для охлаждения компьютерного процессора
1.3.3 Особенности эксплуатации термоэлектрических устройств для охлаждения процессора
1.4. Постановка задач исследования
2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТЕРМОЭЛЕКТРЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ КОМПЬТЕРНОГО ПРОЦЕССОРА
2.1. Математическая модель полупроводникового термоэлектричес кого устройства для термостатирования компьютерного процессора в режиме включения и выключения компьютера
2.2. Математическая модель полупроводникового термоэлекрическо-го устройства для термостатирования компьютерного процессора с применением плавящегося вещества
2.3 Математческая модель устройства для охлаждения компьютерного процессора с применением каскадных ТЭМ
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО ПРОЦЕССОРА
ЗЛ. Описание стендов и методики проведения экспериментальных и лабораторных испытаний
3.2. Результаты экспериментальных исследований полупроводникового термоэлектрического устройства для термостатирования компьютерного процессора в режиме включения и выключения компьютера
3.3. Результаты экспериментальных исследований полупроводникового термоэлектрического устройства для термостатирования компьютерного процессора с применением плавящегося вещества
3.4. Оценка погрешности измерений
4. РАЗРАБОТКА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО ПРОЦЕССОРА
4.1. Полупроводниковое термоэлектрическое устройство для термостатирования компьютерного процессора в режиме включения и выключения компьютера
4.2. Полупроводниковое термоэлектрическое устройство для термостатирования компьютерного процессора с применением плавящегося вещества
4.3. Устройство для охлаждения компьютерного процессора с применением каскадного ТЭМ
4.4. Термоэлектрический теплоотвод для охлаждения компьютерного процессора ,
Таким образом, условия эксплуатации ТЭМ требуют знания времени выхода на стационарный режим или когда требуемую температуру охлаждаемого (нагреваемого) процессора необходимо осуществить в заданный промежуток времени.
Известные приближённые решения поставленной задачи показывают [53], что необходимые математические зависимости получаются очень сложными и малопригодными для инженерных расчётов. Это является следствием того, что в ТЭ изменение температуры не является простой экспоненциальной зависимостью. Если условия эксплуатации ТЭ ограничить определёнными рамками, а истинные тепловые процессы заменить приемлемыми модельными допущениями, то процесс установления температуры можно заменить простым экспоненциальным законом, мало отличающимся от истинного.
Для этого достаточно рабочий ток ограничить максимальным током 11Л1Х=аТх1Я, а отвод (подвод) тепла от ТЭМ и охлаждаемого (нагреваемого) процессора считать объёмным. В дальнейшем при анализе будем рассматривать единичный ТЭ.
Начнём с простейших условий эксплуатации ТЭ. Для случаев, когда температуру горячих спаев можно считать неизменной и равной температуре окружающей среды, тепловой баланс охлаждаемого тела можно записать в следующем виде:
(9лК + С0
<1ТХ + ат/(Тг Гу )с1т) (2.1.1)
где Qo- холодопроизводительность одного термоэлемента, вт; г - время, час;
Сп— теплоёмкость полупроводникового вещества, вт час./ кг°С; С- теплоёмкость коммутационной пластины холодного спая, вт-час./ кг°С;
g - вес полупроводникового вещества одного термоэлемента, кг; в - вес коммутационной пластины холодного спая, кг;