一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制方法及裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)散熱技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制方法及裝置。本發(fā)明的一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制方法及裝置，其采用半導(dǎo)體制冷技術(shù)，針對(duì)性的設(shè)計(jì)部分控制電路，依據(jù)不同的溫度環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體的加熱或制冷，可滿足特種計(jì)算機(jī)在不同溫度環(huán)境下的啟動(dòng)和工作，該技術(shù)采用軟硬件結(jié)合的方式，可同時(shí)解決制約特種計(jì)算機(jī)使用的環(huán)境溫度問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)散熱技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)防信息化發(fā)展的需求，愈加嚴(yán)苛的惡劣環(huán)境對(duì)軍用計(jì)算機(jī)提出了更高的要求。比如環(huán)境溫度，軍用計(jì)算機(jī)普遍需要達(dá)到工業(yè)級(jí)(-40°C_55°C)要求，部分領(lǐng)域(如航空航天)甚至提出了更高的要求(-40°C-70°C)，特種計(jì)算機(jī)在硬件設(shè)計(jì)時(shí)多選用工業(yè)級(jí)芯片來(lái)適應(yīng)溫度環(huán)境，但也存在著芯片性能參差不齊的情況。尤其在國(guó)產(chǎn)化的大環(huán)境下，這種問(wèn)題尤其突出，嚴(yán)重制約了計(jì)算機(jī)國(guó)產(chǎn)化的發(fā)展進(jìn)程。
[0003]目前軍用加固計(jì)算機(jī)多采用貼加熱膜或者鋪設(shè)加熱電路的方式來(lái)提高核心芯片的啟動(dòng)溫度，采用風(fēng)冷散熱或者傳導(dǎo)散熱來(lái)增強(qiáng)板卡的散熱效果。不僅增加了電路的設(shè)計(jì)難度，也對(duì)熱設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制方法及裝置，其可同時(shí)解決制約特種計(jì)算機(jī)使用的環(huán)境溫度問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制方法，包括以下步驟:
A、在計(jì)算機(jī)散熱片中設(shè)置半導(dǎo)體制冷片和溫度傳感器；
B、溫度傳感器采集計(jì)算機(jī)散熱片中的溫度，并反饋給處理器；
C、處理器根據(jù)采集到的溫度，通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)半導(dǎo)體制冷片進(jìn)行恒溫控制。
[0006]恒溫控制的溫度控制區(qū)間由CPU進(jìn)行設(shè)定，并隨時(shí)讀取關(guān)鍵芯片的散熱片的實(shí)時(shí)溫度，用以作為設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)。
[0007]根據(jù)流過(guò)所述半導(dǎo)體制冷片的電流的大小和方向來(lái)決定其工作狀態(tài)，電流的方向決定制冷或者制熱，電流的大小決定制冷或者制熱的程度和效果。
[0008]—種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制裝置，包括設(shè)置于計(jì)算機(jī)散熱片中的半導(dǎo)體制冷片，其特征在于，所述的半導(dǎo)體制冷片通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路連接單片機(jī)系統(tǒng)，所述的單片機(jī)系統(tǒng)連接CPU，所述的計(jì)算機(jī)散熱片內(nèi)還設(shè)置有溫度傳感器，所述的溫度傳感器連接所述的單片機(jī)系統(tǒng)。
[0009]單片機(jī)系統(tǒng)包括數(shù)字PID控制芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片一側(cè)連接所述的溫度傳感器，一側(cè)連接所述的數(shù)字PID控制芯片，所述的數(shù)字PID控制芯片連接所述的CPU，并通過(guò)脈寬調(diào)制輸出模塊連接所述的驅(qū)動(dòng)電路。
[0010]本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:
本發(fā)明的一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制方法及裝置，其采用半導(dǎo)體制冷技術(shù)，針對(duì)性的設(shè)計(jì)部分控制電路，依據(jù)不同的溫度環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體的加熱或制冷，可滿足特種計(jì)算機(jī)在不同溫度環(huán)境下的啟動(dòng)和工作，該技術(shù)采用軟硬件結(jié)合的方式，可同時(shí)解決制約特種計(jì)算機(jī)使用的環(huán)境溫度問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0011]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為本發(fā)明的一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明的一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制裝置的半導(dǎo)體制冷片驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖；
圖3為本發(fā)明的一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制方法的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0014]實(shí)施例一
本實(shí)施例采用軟硬件結(jié)合的方式，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)關(guān)鍵芯片加熱或制冷，使其具有良好的啟動(dòng)特性和工作特性。低溫條件下除自然散熱外，冷板也會(huì)帶走大量的熱量，當(dāng)關(guān)鍵芯片的發(fā)熱量與散熱量達(dá)到熱平衡且低于芯片啟動(dòng)溫度時(shí)，芯片將無(wú)法啟動(dòng)；同樣在高溫環(huán)境下，當(dāng)環(huán)境溫度高于芯片的工作溫度時(shí)，芯片將高溫卡死，嚴(yán)重時(shí)將燒毀芯片。
[0015]為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)根據(jù)溫度環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷半導(dǎo)體的加熱或制冷，本實(shí)施例設(shè)計(jì)有一個(gè)MCU來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度的檢測(cè)、溫度控制等，半導(dǎo)體制冷片是電流轉(zhuǎn)換型片件，通過(guò)輸入的電路就可以實(shí)現(xiàn)精確的溫度控制，另外半導(dǎo)體制冷片的熱慣性非常小，制冷制熱時(shí)間很快，能在一分鐘內(nèi)達(dá)到最大溫差，不會(huì)影響計(jì)算機(jī)的啟動(dòng)速度。
[0016]如圖2所示，TEC為半導(dǎo)體制冷片，可以根據(jù)流過(guò)半導(dǎo)體的電流的大小和方向來(lái)決定其工作狀態(tài)，電流的方向決定制冷或者制熱，電流的大小決定制冷或者制熱的程度和效果，本發(fā)明中將半導(dǎo)體制冷片嵌入到散熱片中，對(duì)板卡關(guān)鍵器件進(jìn)行加熱或者制冷。
[0017]在圖1所示的控制原理框圖中，給出一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制裝置，包括設(shè)置于計(jì)算機(jī)散熱片中的半導(dǎo)體制冷片，半導(dǎo)體制冷片通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路連接單片機(jī)系統(tǒng)，所述的單片機(jī)系統(tǒng)連接CPU，所述的計(jì)算機(jī)散熱片內(nèi)還設(shè)置有溫度傳感器，所述的溫度傳感器連接所述的單片機(jī)系統(tǒng)。
[0018]單片機(jī)系統(tǒng)包括數(shù)字PID控制芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片一側(cè)連接所述的溫度傳感器，一側(cè)連接所述的數(shù)字PID控制芯片，所述的數(shù)字PID控制芯片連接所述的CPU，并通過(guò)脈寬調(diào)制輸出模塊連接所述的驅(qū)動(dòng)電路。
[0019]通過(guò)一片單片機(jī)對(duì)半導(dǎo)體制冷片進(jìn)行恒溫控制，控制策略采用目前精度較高的PID控制技術(shù)，可以對(duì)半導(dǎo)體制冷片的電流進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的控溫效果。具體溫度控制區(qū)間可以由CPU進(jìn)行設(shè)定，并隨時(shí)讀取關(guān)鍵芯片的實(shí)時(shí)溫度。
[0020]在圖2所示的驅(qū)動(dòng)電路中，當(dāng)設(shè)置OUTl為高電平，0UT2為低電平，0UT3為高電平且0UT4為低電平時(shí)，Ql和Q3導(dǎo)通，Q2與Q4斷開(kāi)，電流由TEC左端流向TEC右端；當(dāng)設(shè)置OUTl為低電平，0UT2為高電平，0UT3為低電平且0UT4為高電平時(shí)，Ql和Q3斷開(kāi)，Q2與Q4導(dǎo)通，電流由TEC右端流向TEC左端。
[0021]通過(guò)單片機(jī)PID控制設(shè)計(jì)OUTI或者0UT4的PffM占空比，控制QI或者Q4的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)控制TEC的工作時(shí)間，從而達(dá)到溫控的效果，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵器件的加熱和制冷。
[0022]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制方法，包括以下步驟: A、在計(jì)算機(jī)散熱片中設(shè)置半導(dǎo)體制冷片和溫度傳感器； B、溫度傳感器采集計(jì)算機(jī)散熱片中的溫度，并反饋給處理器； C、處理器根據(jù)采集到的溫度，通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)半導(dǎo)體制冷片進(jìn)行恒溫控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制方法，其特征在于，所述的恒溫控制的溫度控制區(qū)間由CPU進(jìn)行設(shè)定，并隨時(shí)讀取關(guān)鍵芯片的散熱片的實(shí)時(shí)溫度，用以作為設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制方法，其特征在于，根據(jù)流過(guò)所述半導(dǎo)體制冷片的電流的大小和方向來(lái)決定其工作狀態(tài)，電流的方向決定制冷或者制熱，電流的大小決定制冷或者制熱的程度和效果。4.一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制裝置，包括設(shè)置于計(jì)算機(jī)散熱片中的半導(dǎo)體制冷片，其特征在于，所述的半導(dǎo)體制冷片通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路連接單片機(jī)系統(tǒng)，所述的單片機(jī)系統(tǒng)連接CPU，所述的計(jì)算機(jī)散熱片內(nèi)還設(shè)置有溫度傳感器，所述的溫度傳感器連接所述的單片機(jī)系統(tǒng)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的溫度控制裝置，其特征在于，所述的單片機(jī)系統(tǒng)包括數(shù)字PID控制芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片一側(cè)連接所述的溫度傳感器，一側(cè)連接所述的數(shù)字PID控制芯片，所述的數(shù)字PID控制芯片連接所述的CPU，并通過(guò)脈寬調(diào)制輸出模塊連接所述的驅(qū)動(dòng)電路。
【文檔編號(hào)】G05D23/20GK105824330SQ201610145513
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月15日
【發(fā)明人】解超, 唐明鵬, 耿士華
【申請(qǐng)人】山東超越數(shù)控電子有限公司