一種基于半導體技術的溫度控制方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及計算機散熱技術領域，特別涉及一種基于半導體技術的溫度控制方法及裝置。本發明的一種基于半導體技術的溫度控制方法及裝置，其采用半導體制冷技術，針對性的設計部分控制電路，依據不同的溫度環境自動調節半導體的加熱或制冷，可滿足特種計算機在不同溫度環境下的啟動和工作，該技術采用軟硬件結合的方式，可同時解決制約特種計算機使用的環境溫度問題。
【專利說明】
一種基于半導體技術的溫度控制方法及裝置
技術領域
[0001]本發明涉及計算機散熱技術領域，特別涉及一種基于半導體技術的溫度控制方法及裝置。
【背景技術】
[0002]隨著國防信息化發展的需求，愈加嚴苛的惡劣環境對軍用計算機提出了更高的要求。比如環境溫度，軍用計算機普遍需要達到工業級(-40°C_55°C)要求，部分領域(如航空航天)甚至提出了更高的要求(-40°C-70°C)，特種計算機在硬件設計時多選用工業級芯片來適應溫度環境，但也存在著芯片性能參差不齊的情況。尤其在國產化的大環境下，這種問題尤其突出，嚴重制約了計算機國產化的發展進程。
[0003]目前軍用加固計算機多采用貼加熱膜或者鋪設加熱電路的方式來提高核心芯片的啟動溫度，采用風冷散熱或者傳導散熱來增強板卡的散熱效果。不僅增加了電路的設計難度，也對熱設計提出了更高的要求。
【發明內容】
[0004]為了解決現有技術的問題，本發明提供了一種基于半導體技術的溫度控制方法及裝置，其可同時解決制約特種計算機使用的環境溫度問題。
[0005]本發明所采用的技術方案如下:
一種基于半導體技術的溫度控制方法，包括以下步驟:
A、在計算機散熱片中設置半導體制冷片和溫度傳感器；
B、溫度傳感器采集計算機散熱片中的溫度，并反饋給處理器；
C、處理器根據采集到的溫度，通過單片機系統對半導體制冷片進行恒溫控制。
[0006]恒溫控制的溫度控制區間由CPU進行設定，并隨時讀取關鍵芯片的散熱片的實時溫度，用以作為設定的標準。
[0007]根據流過所述半導體制冷片的電流的大小和方向來決定其工作狀態，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]—種基于半導體技術的溫度控制裝置，包括設置于計算機散熱片中的半導體制冷片，其特征在于，所述的半導體制冷片通過驅動電路連接單片機系統，所述的單片機系統連接CPU，所述的計算機散熱片內還設置有溫度傳感器，所述的溫度傳感器連接所述的單片機系統。
[0009]單片機系統包括數字PID控制芯片和模數轉換芯片，所述的模數轉換芯片一側連接所述的溫度傳感器，一側連接所述的數字PID控制芯片，所述的數字PID控制芯片連接所述的CPU，并通過脈寬調制輸出模塊連接所述的驅動電路。
[0010]本發明提供的技術方案帶來的有益效果是:
本發明的一種基于半導體技術的溫度控制方法及裝置，其采用半導體制冷技術，針對性的設計部分控制電路，依據不同的溫度環境自動調節半導體的加熱或制冷，可滿足特種計算機在不同溫度環境下的啟動和工作，該技術采用軟硬件結合的方式，可同時解決制約特種計算機使用的環境溫度問題。
【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為本發明的一種基于半導體技術的溫度控制裝置的結構框圖；
圖2為本發明的一種基于半導體技術的溫度控制裝置的半導體制冷片驅動電路的電路原理圖；
圖3為本發明的一種基于半導體技術的溫度控制方法的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0013]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0014]實施例一
本實施例采用軟硬件結合的方式，通過對計算機關鍵芯片加熱或制冷，使其具有良好的啟動特性和工作特性。低溫條件下除自然散熱外，冷板也會帶走大量的熱量，當關鍵芯片的發熱量與散熱量達到熱平衡且低于芯片啟動溫度時，芯片將無法啟動；同樣在高溫環境下，當環境溫度高于芯片的工作溫度時，芯片將高溫卡死，嚴重時將燒毀芯片。
[0015]為實現計算機根據溫度環境自動調節制冷半導體的加熱或制冷，本實施例設計有一個MCU來實現環境溫度的檢測、溫度控制等，半導體制冷片是電流轉換型片件，通過輸入的電路就可以實現精確的溫度控制，另外半導體制冷片的熱慣性非常小，制冷制熱時間很快，能在一分鐘內達到最大溫差，不會影響計算機的啟動速度。
[0016]如圖2所示，TEC為半導體制冷片，可以根據流過半導體的電流的大小和方向來決定其工作狀態，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，本發明中將半導體制冷片嵌入到散熱片中，對板卡關鍵器件進行加熱或者制冷。
[0017]在圖1所示的控制原理框圖中，給出一種基于半導體技術的溫度控制裝置，包括設置于計算機散熱片中的半導體制冷片，半導體制冷片通過驅動電路連接單片機系統，所述的單片機系統連接CPU，所述的計算機散熱片內還設置有溫度傳感器，所述的溫度傳感器連接所述的單片機系統。
[0018]單片機系統包括數字PID控制芯片和模數轉換芯片，所述的模數轉換芯片一側連接所述的溫度傳感器，一側連接所述的數字PID控制芯片，所述的數字PID控制芯片連接所述的CPU，并通過脈寬調制輸出模塊連接所述的驅動電路。
[0019]通過一片單片機對半導體制冷片進行恒溫控制，控制策略采用目前精度較高的PID控制技術，可以對半導體制冷片的電流進行控制，實現高精度的控溫效果。具體溫度控制區間可以由CPU進行設定，并隨時讀取關鍵芯片的實時溫度。
[0020]在圖2所示的驅動電路中，當設置OUTl為高電平，0UT2為低電平，0UT3為高電平且0UT4為低電平時，Ql和Q3導通，Q2與Q4斷開，電流由TEC左端流向TEC右端；當設置OUTl為低電平，0UT2為高電平，0UT3為低電平且0UT4為高電平時，Ql和Q3斷開，Q2與Q4導通，電流由TEC右端流向TEC左端。
[0021]通過單片機PID控制設計OUTI或者0UT4的PffM占空比，控制QI或者Q4的導通時間來控制TEC的工作時間，從而達到溫控的效果，實現關鍵器件的加熱和制冷。
[0022]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于半導體技術的溫度控制方法，包括以下步驟: A、在計算機散熱片中設置半導體制冷片和溫度傳感器； B、溫度傳感器采集計算機散熱片中的溫度，并反饋給處理器； C、處理器根據采集到的溫度，通過單片機系統對半導體制冷片進行恒溫控制。2.根據權利要求1所述的一種基于半導體技術的溫度控制方法，其特征在于，所述的恒溫控制的溫度控制區間由CPU進行設定，并隨時讀取關鍵芯片的散熱片的實時溫度，用以作為設定的標準。3.根據權利要求1所述的一種基于半導體技術的溫度控制方法，其特征在于，根據流過所述半導體制冷片的電流的大小和方向來決定其工作狀態，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。4.一種基于半導體技術的溫度控制裝置，包括設置于計算機散熱片中的半導體制冷片，其特征在于，所述的半導體制冷片通過驅動電路連接單片機系統，所述的單片機系統連接CPU，所述的計算機散熱片內還設置有溫度傳感器，所述的溫度傳感器連接所述的單片機系統。5.根據權利要求4所述的一種基于半導體技術的溫度控制裝置，其特征在于，所述的單片機系統包括數字PID控制芯片和模數轉換芯片，所述的模數轉換芯片一側連接所述的溫度傳感器，一側連接所述的數字PID控制芯片，所述的數字PID控制芯片連接所述的CPU，并通過脈寬調制輸出模塊連接所述的驅動電路。
【文檔編號】G05D23/20GK105824330SQ201610145513
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月15日
【發明人】解超, 唐明鵬, 耿士華
【申請人】山東超越數控電子有限公司