Jak schłodzić moduły IGBT
Jeśli moc modułu IGBT jest stała, a opór cieplny między powłokami IGBT jest stały, opór cieplny między obudową IGBT a hetasink jest związany z materiałem i stopniem kontaktu hetasink, ale opór cieplny tutaj jest mały, więc zmiana materiału i stopień kontaktu grzejnika ma niewielki wpływ na cały proces odprowadzania ciepła.
Proces chłodzenia modułu IGBT jest następujący: utrata mocy IGBT na złączu; Temperatura na złączu jest przekazywana do obudowy modułu IGBT; Radiator przewodzący ciepło na module IGBT; Ciepło z radiatora jest przekazywane do powietrza.Istnieją dwa główne czynniki wpływające na rozpraszanie ciepła, jeden to całkowita strata, a drugi to opór cieplny radiatora. Jednak ze względu na ograniczenia mocy wyjściowej i rzeczywistych warunków pracy, całkowita utrata mocy IGBT nie może zostać zmieniona, dlatego należy rozważyć, jak zmienić opór cieplny z grzejnika na powietrze lub inne media.
Wzrost temperatury generowany przez rozpraszaną moc urządzenia zasilającego musi być redukowany przez radiator termiczny. Poprzez radiator można zwiększyć przewodzenie ciepła i obszar promieniowania urządzenia zasilającego, rozszerzyć przepływ ciepła i buforować proces przejścia przewodzenia ciepła, a ciepło można przenosić bezpośrednio lub przez medium przewodzące ciepło do chłodzenia medium, takie jak powietrze, ciecz lub płynna mieszanina.
Naturalne chłodzenie powietrzem:
Naturalne chłodzenie powietrzem odnosi się do realizacji lokalnych urządzeń grzewczych w celu odprowadzenia ciepła do otaczającego środowiska bez użycia jakiejkolwiek zewnętrznej energii pomocniczej, tak aby osiągnąć cel regulacji temperatury.
Zwykle obejmuje przewodzenie ciepła, konwekcję i promieniowanie. Nadaje się do urządzeń i komponentów małej mocy o niskich wymaganiach w zakresie kontroli temperatury i małym strumieniu ciepła ogrzewania urządzenia, a także urządzeń szczelnych lub gęsto zmontowanych, które nie nadają się lub nie wymagają innych technologii chłodzenia.
Wymuszone chłodzenie powietrzem:
Chłodzenie powietrzem z wymuszoną konwekcją charakteryzuje się wysoką sprawnością odprowadzania ciepła, a jego współczynnik przenikania ciepła jest 2-5 razy większy od samochłodzenia.
Chłodzenie powietrzem z wymuszoną konwekcją jest podzielone na dwie części: żeberkowy radiator i wentylator. Funkcją radiatora żeberkowego w bezpośrednim kontakcie ze źródłem ciepła jest odprowadzanie ciepła emitowanego przez źródło ciepła, a wentylator służy do wymuszenia konwekcyjnego chłodzenia radiatora, tak aby wymusić chłodzenie powietrzem, co związane jest głównie z materiał, konstrukcja i żeberka chłodnicy. Im większa prędkość wiatru, tym mniejszy opór cieplny grzejnika, ale tym większy opór przepływu. Dlatego należy odpowiednio zwiększyć prędkość wiatru, aby zmniejszyć opór cieplny. Po przekroczeniu przez prędkość wiatru określonej wartości wpływ zwiększania prędkości wiatru na opór cieplny jest bardzo mały.
Chłodzenie radiatora Heatpipe:
Rura cieplna jest elementem przenoszącym ciepło o wysokiej przewodności cieplnej. Realizuje niezwykły efekt wymiany ciepła dzięki unikalnemu trybowi wymiany ciepła. Model użytkowy ma zalety silnej zdolności przenoszenia ciepła, doskonałej zdolności wyrównywania temperatury, zmiennej gęstości ciepła, braku dodatkowego wyposażenia, niezawodnego działania, prostej konstrukcji, lekkości, braku konserwacji, niskiego poziomu hałasu i długiej żywotności, ale cena jest droga.
Chłodzenie cieczą:
W porównaniu z chłodzeniem powietrzem, chłodzenie cieczą znacznie poprawia przewodność cieplną. Chłodzenie cieczą to dobry wybór dla urządzeń energoelektronicznych o dużej gęstości mocy. Układ chłodzenia cieczą wykorzystuje pompę obiegową, aby zapewnić cyrkulację chłodziwa między źródłem ciepła a źródłem zimna w celu wymiany ciepła.
Wydajność chłodzenia chłodnicy chłodzonej wodą jest bardzo wysoka, co odpowiada 100-300-krotności współczynnika przenikania ciepła naturalnego chłodzenia powietrza. Wymiana radiatora chłodzącego powietrze na chłodnicę chłodzoną wodą może znacznie poprawić wydajność urządzeń.
Podobnie jak w przypadku innych urządzeń zasilających, wydajne, stabilne, wygodne i kompaktowe systemy chłodzenia mają ogromne znaczenie przy projektowaniu urządzeń IGBT, aby zapewnić ich bezpieczną i stabilną pracę. Szczególnie przy wzroście gęstości mocy modułu IGBT, trudnym środowisku aplikacji oraz poprawie wymagań dotyczących niezawodności i żywotności, w przypadku modułu IGBT jego konstrukcja termiczna i technologia zarządzania termicznego są najważniejszym ogniwem w projektowaniu i stosowaniu nowych produktów.
