充電裝置的熱控制一直是現(xiàn)代傳熱技術(shù)的主要應(yīng)用之一。實(shí)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(fā)揮其最佳性能，合理地對(duì)充電裝置進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)，解決高密度散熱技術(shù)問(wèn)題，采取行之有效的散熱方式，是當(dāng)下必須解決的技術(shù)問(wèn)題。隨著現(xiàn)代傳熱技術(shù)的發(fā)展，基于各種傳熱強(qiáng)化原理的充電裝置器件熱控制技術(shù)層見(jiàn)疊出。

一、液冷技術(shù)的分類及概念

無(wú)線充電裝置散熱技術(shù)根據(jù)接觸方式可分為直接冷卻、間接冷卻和系統(tǒng)冷卻三個(gè)方向。對(duì)于大部分充電裝置冷卻工質(zhì)不可以直接接觸，不少使用間接冷卻的形式。但現(xiàn)有的各種間接冷卻技術(shù)都存在著一定的缺點(diǎn)。例如：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、技術(shù)成熟的風(fēng)冷散熱方式，存在的缺陷是氣體熱容小，僅僅靠熱傳導(dǎo)和對(duì)流的風(fēng)冷散熱器已經(jīng)近乎散熱極限（＜100W/cm2），還有高轉(zhuǎn)速風(fēng)扇產(chǎn)生更大的噪音。

液冷技術(shù)是指主要冷卻介質(zhì)為液體的冷卻技術(shù)。其工作過(guò)程就是以液體為載體，將熱量直接或者間接地與發(fā)熱元器件進(jìn)行交換，熱量通過(guò)蒸發(fā)或者流動(dòng)過(guò)程被帶走實(shí)現(xiàn)發(fā)熱元器件溫度降低。近年來(lái)提出的微通道技術(shù)、多孔介質(zhì)技術(shù)、低熔點(diǎn)液態(tài)金屬強(qiáng)化傳熱技術(shù)大規(guī)模被運(yùn)用到了液冷技術(shù)的熱控上，帶來(lái)液冷技術(shù)的發(fā)展新格局。

二、液冷技術(shù)冷卻方式

液冷技術(shù)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(dǎo)出去。直接浸入式液體冷卻依靠的是自然對(duì)流冷卻，是由冷卻液與機(jī)殼冷表面直接接觸后再進(jìn)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(guò)冷卻液的運(yùn)動(dòng)或者遇熱蒸發(fā)降溫，達(dá)到熱控的效果，因?yàn)檩^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(shè)備電子器件直接接觸，許多設(shè)備或電子器件冷卻工質(zhì)都不能直接與之接觸，需采用間接冷卻的形式。但現(xiàn)有的各種間接冷卻技術(shù)都有一定的缺點(diǎn)，存在著加工工藝要求嚴(yán)格，難以實(shí)現(xiàn)等制約因素。液冷技術(shù)期待新的發(fā)展。

三、液冷技術(shù)研究方向

（一）微通道液體冷卻技術(shù)

國(guó)外學(xué)者在20世紀(jì)80年代提出了新概念———微通道熱沉。這是微觀尺度應(yīng)用液冷技術(shù)的集中體現(xiàn)，把微通道技術(shù)應(yīng)用在大規(guī)模集成電路硅或鍺的芯片上經(jīng)過(guò)創(chuàng)新工藝加工出專門針對(duì)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(shù)，散熱能力可以達(dá)700W/cm2。液冷散熱器采用微通道技術(shù)有效提高了單位體積的換熱面積（可以達(dá)到105m2/m3），使工質(zhì)流體的邊界層極大減薄，使得層流與湍流轉(zhuǎn)變的臨界雷諾數(shù)要比常規(guī)通道小很多，使強(qiáng)迫對(duì)流的換熱性能有效提高。

（二）多孔介質(zhì)強(qiáng)化傳熱技術(shù)

流體的微觀速度在孔隙中的分布無(wú)論大小和方向都不均是由多孔介質(zhì)中孔隙系統(tǒng)的存在決定的，該系統(tǒng)促使流體在其中強(qiáng)烈地橫向混雜加大接觸面，就是在流速不高時(shí)也容易達(dá)到湍流狀態(tài)，工質(zhì)流體的對(duì)流傳熱加強(qiáng)，提高熱控性。實(shí)驗(yàn)證明強(qiáng)化單相對(duì)流傳熱在利用多孔介質(zhì)這一方面是十分成功的。

（三）液態(tài)金屬散熱技術(shù)

國(guó)內(nèi)學(xué)者在2002年提出改變冷卻流動(dòng)工質(zhì)的計(jì)算機(jī)芯片散熱方法，利用低熔點(diǎn)金屬或其合金作為介質(zhì)，首次將這類物質(zhì)引入芯片熱控領(lǐng)域。液態(tài)金屬及其合金既有高的導(dǎo)熱率（如Ga導(dǎo)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(dòng)性，能夠使傳導(dǎo)加速加劇。液態(tài)低熔點(diǎn)金屬及其合金作為冷卻介質(zhì)的提出指出了液冷技術(shù)新的發(fā)展方向。

四、結(jié)語(yǔ)

無(wú)線充電設(shè)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(fā)展，解決充電裝置的散熱問(wèn)題提高利用效率刻不容緩。液冷技術(shù)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(zhì)、液態(tài)金屬及其合金工質(zhì)的提出給液冷技術(shù)在充電裝置上的應(yīng)用指明了方向，相信液冷技術(shù)的利用前景將極為廣闊。

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本文標(biāo)題：液冷技術(shù)在無(wú)線充電裝置中的應(yīng)用研究

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