System zarządzania temperaturą IGBT

Trend wzrostu sprzedaży nowych pojazdów energetycznych i obecna sytuacja niedoboru chipów, w połączeniu z niepewnością co do przyszłego trendu epidemicznego, podaż rynkowa IGBT jest nadal w stosunkowo napiętym stanie. Podobnie jak w przypadku innych urządzeń zasilających, aby zapewnić jego wydajną, bezpieczną i stabilną pracę, technologia zarządzania ciepłem modułu IGBT jest najważniejszym ogniwem w projektowaniu i stosowaniu nowych produktów.

Co to jest IGBT:

IGBT (tranzystor bipolarny z izolowaną bramką) jest rodzajem półprzewodnikowego urządzenia mocy. Jego chińska nazwa to „tranzystor bipolarny z izolowaną bramką”, który składa się z BJT (tranzystor bipolarny) i MOSFET (tranzystor polowy z izolowaną bramką). Jako podstawowe urządzenie zasilające służące do konwersji energii i sterowania mocą, IGBT nazywany jest w branży energoelektroniki „CPU”.

Zarządzanie temperaturą dla modułów IGBT:

Przyczyny awarii większości półprzewodnikowych modułów mocy IGBT są związane z ciepłem. Dlatego też niezawodność IGBT jest również przedmiotem szerokiego zainteresowania przemysłu i środowiska akademickiego i stała się obecnie głównym ośrodkiem badań. Metody zarządzania ciepłem dla modułów IGBT można podzielić na wewnętrzne zarządzanie ciepłem i zewnętrzne zarządzanie ciepłem. W specyficznych zastosowaniach, ze względu na dużą pojemność cieplną pomiędzy układem chłodzenia a podłożem urządzenia półprzewodnikowego, kompensowana może być jedynie wolno zmieniająca się temperatura, zatem zewnętrzne zarządzanie ciepłem jest odpowiednie w przypadku wahań temperatury złącza o niskiej częstotliwości. W przypadku szybkich zmian temperatury rozważa się dostosowanie parametrów elektrycznych związanych z temperaturą w systemie, czyli wewnętrznym zarządzaniem ciepłem, tak aby bezpośrednio wpływały na temperaturę złącza.

Wewnętrzne zarządzanie ciepłem:

Główną ideą wewnętrznego zarządzania temperaturą jest zmiana utraty modułu IGBT w celu wygładzenia wahań temperatury złącza spowodowanych wahaniami mocy obciążenia. Do tej pory uczeni zbadali wiele aktywnych strategii zarządzania temperaturą, w tym regulację częstotliwości przełączania, rezystancji sieci, cyklu pracy, cyklicznej mocy biernej i routera mocy, a także udowodnili ich wykonalność teoretycznie i eksperymentalnie.

Zewnętrzne zarządzanie ciepłem:

Zewnętrzne metody zarządzania ciepłem modułu IGBT są najczęściej stosowane do kompensacji zmiany temperatury otoczenia lub kontrolowania średniej temperatury złącza, podczas gdy badania nad płynną zmianą temperatury złącza są stosunkowo nieliczne.

Podobnie jak w przypadku innych urządzeń zasilających, wydajne, stabilne, wygodne i kompaktowe układ chłodzenia ma ogromne znaczenie przy projektowaniu urządzeń IGBT, aby zapewnić ich bezpieczną i stabilną pracę. Szczególnie wraz ze wzrostem gęstości mocy modułu IGBT, trudnym środowiskiem zastosowań oraz poprawą wymagań dotyczących niezawodności i trwałości, dla modułu IGBT jego konstrukcja termiczna i technologia zarządzania ciepłem są najważniejszym ogniwem w projektowaniu i stosowaniu nowych produktów.