[发明专利]一种空间用高功率器件温控装置及方法

权利要求书

1.一种空间用高功率器件温控装置，其特征在于：包括直流电源(1)、温度传感器(2)、半导体制冷片(4)、隔热外壳(5)、热容装置(6)、温度传感数据采集装置(7)、温度控制器(8)以及热管(9)；

所述高功率器件(3)、热容装置(6)、半导体制冷片(4)、热管(10)依次接连；所述高功率器件(3)、热容装置(6)、温度传感器(2)包裹于所述隔热外壳(5)内，所述半导体制冷片(4)嵌入所述隔热外壳(5)内；所述热容装置(6)包括热容材料，以及容纳热容材料的结构件，所述结构件由高导热率材料制成，热容装置(6)用于储存高功率器件(3)工作时释放的热量；所述热管(9)同时与空间飞行器外壳(10)接连，用于将热量传导至空间环境；

所述温度传感器(2)接触高功率器件(3)，用于检测所述高功率器件(3)的温度，并将检测信号经温度传感数据采集装置(7)反馈至所述温度控制器(8)；温度控制器(8)用于比较预设温度与高功率器件的实时温度，并生成相应的温度控制信号；所述半导体制冷片(4)在温度控制信号的作用下进行制热/制冷；

所述直流电源(1)用于为所述温控装置提供工作动力。

2.根据权利要求1所述的空间用高功率器件温控装置，其特征在于：所述热容装置(6)中热容材料为高潜热材料或者高比热容材料。

3.根据权利要求2所述的空间用高功率器件温控装置，其特征在于：所述高潜热材料为有机金属化合物或多元醇类有机物质，所述高比热容材料为铝合金。

4.根据权利要求3所述的空间用高功率器件温控装置，其特征在于：所述有机金属化合物为层状钙态矿，所述多元醇类有机物质为新戊二醇。

5.根据权利要求1所述的空间用高功率器件温控装置，其特征在于：所述容纳热容材料的结构件由铝合金制成。

6.根据权利要求1所述的空间用高功率器件温控装置，其特征在于：所述隔热外壳(5)由聚四氟乙烯制成。

7.根据权利要求1所述的空间用高功率器件温控装置，其特征在于：所述温度传感器(2)为热敏电阻，所述温度传感数据采集装置(7)为数模转换模块，所述温度控制器为可编程控制芯片。

8.一种空间用高功率器件温控方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)在高功率器件开始工作之前，通过温度传感器实时检测高功率器件的温度，然后通过温度控制器将温度传感数据与高功率器件正常工作最低温度T₀进行比较，产生控制信号，在控制信号的作用下，通过改变半导体制冷片输入电流的方向或大小，使半导体制冷片对高功率器件进行预先制冷或者制热，并通过热管与空间环境进行热传导；通过设置隔热外壳，将高功率器件、热容装置、温度传感器包裹于所述隔热外壳内，将所述半导体制冷片嵌入式安装于所述隔热外壳内，使得隔热外壳在半导体制冷片的调节下成为隔热体；

(2)当高功率器件达到正常工作最低温度T₀后，使用温度控制器控制半导体制冷片，降低半导体制冷片的功率，使高功率器件温度维持在T₀；

(3)在高功率器件开始工作后，使用热容装置存储高功率器件所产生的热量，并且通过热管将热量传导至空间环境，使得在高功率器件工作时间t内，高功率器件的温度不超过正常工作允许最高温度T_MAX；

(4)在高功率器件停止工作后，所述半导体制冷片与电源断开。

9.如权利要求8所述的空间用高功率器件温控方法，其特征在于，执行步骤(3)后执行步骤(4)，所述步骤(4)为：高功率器件停止工作后，重新执行所述步骤(1)至(3)。

10.根据权利要求8或9所述的空间用高功率器件温控方法，其特征在于：所述步骤(3)中半导体制冷片的工作功率，与步骤(2)中半导体制冷片维持高功率器件温度维持在T₀时的工作功率相同。