Jak poprawić wydajność cieplną modułu IGBT
Jeśli moc modułu IGBT jest stała i opór cieplny pomiędzy powłokami IGBT jest stały, opór cieplny pomiędzy powłoką IGBT a radiatorem jest powiązany z materiałem i stopniem kontaktu radiatora, ale opór cieplny w tym przypadku jest niewielki, więc zmiana materiału i stopień kontaktu grzejnika ma niewielki wpływ na cały proces odprowadzania ciepła.
Proces chłodzenia modułu IGBT wygląda następująco: strata mocy IGBT na złączu; Temperatura na złączu przekazywana jest do powłoki modułu IGBT; Radiator przewodzący ciepło na module IGBT; Ciepło z radiatora przekazywane jest do powietrza.
Istnieją dwa główne czynniki wpływające na rozpraszanie ciepła, jeden to całkowita strata, drugi to opór cieplny radiatora. Jednakże ze względu na ograniczenia mocy wyjściowej i rzeczywiste warunki pracy, całkowita strata mocy IGBT nie może zostać zmieniona, dlatego należy rozważyć, w jaki sposób zmienić opór cieplny z grzejnika na powietrze lub inne media.
Wzrost temperatury generowany przez moc rozproszoną urządzenia zasilającego musi zostać zmniejszony przez radiator termiczny. Dzięki radiatorowi można zwiększyć powierzchnię przewodzenia ciepła i promieniowania urządzenia zasilającego, zwiększyć przepływ ciepła i buforować proces przejścia przewodzenia ciepła, a ciepło można przekazywać bezpośrednio lub przez czynnik przewodzący ciepło do układu chłodzącego medium, takim jak powietrze, ciecz lub mieszanina cieczy.
Naturalne chłodzenie powietrzem:
Naturalne chłodzenie powietrzem odnosi się do realizacji lokalnych urządzeń grzewczych, które rozpraszają ciepło do otaczającego środowiska bez użycia zewnętrznej energii pomocniczej, aby osiągnąć cel kontroli temperatury. Zwykle obejmuje to przewodzenie ciepła, konwekcję i promieniowanie. Nadaje się do urządzeń i komponentów małej mocy o niskich wymaganiach dotyczących kontroli temperatury i małego strumienia ciepła ogrzewania urządzenia, a także urządzeń szczelnych lub gęsto zamontowanych, które nie nadają się lub nie wymagają innych technologii chłodzenia.
Wymuszone chłodzenie powietrzem:
Wymuszone chłodzenie powietrzem konwekcyjnym charakteryzuje się wysoką wydajnością rozpraszania ciepła, a jego współczynnik przenikania ciepła jest 2-5 razy większy niż w przypadku chłodzenia własnego. Wymuszone chłodzenie powietrzem konwekcyjnym dzieli się na dwie części: radiator żeberkowy i wentylator. Zadaniem radiatora lamelowego mającego bezpośredni kontakt ze źródłem ciepła jest odprowadzanie ciepła emitowanego przez źródło ciepła, a wentylator służy do wymuszania chłodzenia konwekcyjnego radiatora, tak aby wymusić chłodzenie powietrzem, co jest głównie związane z materiał, konstrukcja i żeberka chłodnicy. Im większa prędkość wiatru, tym mniejszy opór cieplny grzejnika, ale większy opór przepływu. Dlatego należy odpowiednio zwiększyć prędkość wiatru, aby zmniejszyć opór cieplny. Po przekroczeniu przez prędkość wiatru określonej wartości wpływ zwiększenia prędkości wiatru na opór cieplny jest bardzo mały.
Chłodzenie radiatora za pomocą rurki cieplnej:
Rurka cieplna jest elementem przenoszącym ciepło o wysokiej przewodności cieplnej. Realizuje niezwykły efekt wymiany ciepła dzięki unikalnemu trybowi wymiany ciepła. Model użytkowy ma zalety: dużą zdolność przenoszenia ciepła, doskonałą zdolność wyrównywania temperatury, zmienną gęstość ciepła, brak dodatkowego wyposażenia, niezawodne działanie, prostą konstrukcję, lekkość, brak konserwacji, niski poziom hałasu i długą żywotność, ale cena jest droga.
Chłodzenie cieczą:
W porównaniu z chłodzeniem powietrzem, chłodzenie cieczą znacznie poprawia przewodność cieplną. Chłodzenie cieczą jest dobrym wyborem w przypadku urządzeń energoelektronicznych o dużej gęstości mocy. Układ chłodzenia cieczą wykorzystuje pompę obiegową, aby zapewnić cyrkulację chłodziwa pomiędzy źródłem ciepła a źródłem zimna w celu wymiany ciepła. Sprawność rozpraszania ciepła przez chłodnicę chłodzoną wodą jest bardzo wysoka i jest równa 100-300 razy współczynnik przenikania ciepła naturalnego chłodzenia powietrzem. Wymiana chłodnicy chłodzonej powietrzem na chłodnicę chłodzoną wodą może znacznie poprawić wydajność urządzeń.
