【摘要】隨著更多高科技電子產品的推廣使用，無線充電設備的使用量也迅速遞增，這就導致各產品對無線充電設備的散熱性能有更高的要求。無線液冷在處理高熱流密度散熱問題時效果非常顯著，使散熱系統小型化的同時，也簡化了其外形構造，并將電機運轉和強制風冷所產生的振動和噪聲消除，因此液冷是目前功率密度高和使用頻率高的充電設備、電子器件最常用的冷卻方式，是目前的研究熱點。

【關鍵詞】液冷技術；充電設備；散熱

充電裝置的熱控制一直是現代傳熱技術的主要應用之一。實踐證明，電子器件和電路的效率以及可靠性與其溫度成反比。為保證充電裝置的可靠性和使用壽命，發揮其最佳性能，合理地對充電裝置進行散熱設計，解決高密度散熱技術問題，采取行之有效的散熱方式，是當下必須解決的技術問題。隨著現代傳熱技術的發展，基于各種傳熱強化原理的充電裝置器件熱控制技術層見疊出。

一、液冷技術的分類及概念

無線充電裝置散熱技術根據接觸方式可分為直接冷卻、間接冷卻和系統冷卻三個方向。對于大部分充電裝置冷卻工質不可以直接接觸，不少使用間接冷卻的形式。但現有的各種間接冷卻技術都存在著一定的缺點。例如：結構簡單、成本低廉、技術成熟的風冷散熱方式，存在的缺陷是氣體熱容小，僅僅靠熱傳導和對流的風冷散熱器已經近乎散熱極限（＜100W/cm2），還有高轉速風扇產生更大的噪音。

液冷技術是指主要冷卻介質為液體的冷卻技術。其工作過程就是以液體為載體，將熱量直接或者間接地與發熱元器件進行交換，熱量通過蒸發或者流動過程被帶走實現發熱元器件溫度降低。近年來提出的微通道技術、多孔介質技術、低熔點液態金屬強化傳熱技術大規模被運用到了液冷技術的熱控上，帶來液冷技術的發展新格局。

二、液冷技術冷卻方式

液冷技術通常采用直接冷卻和間接冷卻兩種方式。直接冷卻又分為直接浸入式液體冷卻、液體噴射冷卻和微噴霧冷卻，三者都是由液體和電子器件接觸后再將熱量傳導出去。直接浸入式液體冷卻依靠的是自然對流冷卻，是由冷卻液與機殼冷表面直接接觸后再進行熱量傳遞。液體噴射冷卻和微噴霧冷卻的工作原理是在高溫表面形成一層薄膜，通過冷卻液的運動或者遇熱蒸發降溫，達到熱控的效果，因為較高的噴射速度，其傳熱率較高。間接冷卻就是采用冷卻液不與設備電子器件直接接觸，許多設備或電子器件冷卻工質都不能直接與之接觸，需采用間接冷卻的形式。但現有的各種間接冷卻技術都有一定的缺點，存在著加工工藝要求嚴格，難以實現等制約因素。液冷技術期待新的發展。

三、液冷技術研究方向

（一）微通道液體冷卻技術

國外學者在20世紀80年代提出了新概念———微通道熱沉。這是微觀尺度應用液冷技術的集中體現，把微通道技術應用在大規模集成電路硅或鍺的芯片上經過創新工藝加工出專門針對硅或鍺集成電路的密集式液冷散熱器。這種散熱器由于利用了微通道技術，散熱能力可以達700W/cm2。液冷散熱器采用微通道技術有效提高了單位體積的換熱面積（可以達到105m2/m3），使工質流體的邊界層極大減薄，使得層流與湍流轉變的臨界雷諾數要比常規通道小很多，使強迫對流的換熱性能有效提高。

（二）多孔介質強化傳熱技術

流體的微觀速度在孔隙中的分布無論大小和方向都不均是由多孔介質中孔隙系統的存在決定的，該系統促使流體在其中強烈地橫向混雜加大接觸面，就是在流速不高時也容易達到湍流狀態，工質流體的對流傳熱加強，提高熱控性。實驗證明強化單相對流傳熱在利用多孔介質這一方面是十分成功的。

（三）液態金屬散熱技術

國內學者在2002年提出改變冷卻流動工質的計算機芯片散熱方法，利用低熔點金屬或其合金作為介質，首次將這類物質引入芯片熱控領域。液態金屬及其合金既有高的導熱率（如Ga導熱率約為H2O的60倍，高出空氣1000倍多），又具有液體的共性——良好的流動性，能夠使傳導加速加劇。液態低熔點金屬及其合金作為冷卻介質的提出指出了液冷技術新的發展方向。

四、結語

無線充電設備正朝著功耗大、體積小、密集度高、使用頻率大的方向飛速發展，解決充電裝置的散熱問題提高利用效率刻不容緩。液冷技術在解決熱控上起到了不可替代的作用，后期新概念微通道、多孔介質、液態金屬及其合金工質的提出給液冷技術在充電裝置上的應用指明了方向，相信液冷技術的利用前景將極為廣闊。

參考文獻：

[1]歐陽燦.高效液冷技術在電子元件熱控制中的應用[J].電子與封裝,2008(10):37-39.

[2]任蘇中.新一代航空電子系統熱設計[J].電子機械工程,1994(1):27-29,13.

本文來源：中國知網

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