Jak ochlazovat IGBT moduly
Pokud je výkon modulu IGBT konstantní a tepelný odpor mezi pouzdry IGBT je konstantní, tepelný odpor mezi pouzdrem IGBT a hetasinkem souvisí s materiálem a stupněm kontaktu hetasinku, ale tepelný odpor je zde malý, takže změna materiálu a kontaktní stupeň radiátoru má malý vliv na celý proces rozptylu tepla.
Proces chlazení modulu IGBT je následující: ztráta výkonu IGBT na křižovatce; Teplota na křižovatce je přenášena do pláště modulu IGBT; Chladič vedení tepla na modulu IGBT; Teplo z chladiče se přenáší do vzduchu.Na jeho odvod tepla mají vliv dva hlavní faktory, jedním je celková ztráta, druhým tepelný odpor chladiče. Vzhledem k omezením výstupního výkonu a skutečných pracovních podmínek však nelze celkovou ztrátu výkonu IGBT změnit, takže je třeba zvážit, jak změnit tepelný odpor z radiátoru na vzduch nebo jiná média.
Nárůst teploty generovaný rozptýleným výkonem napájecího zařízení musí být snížen tepelným chladičem. Prostřednictvím chladiče může být zvýšena tepelná vodivost a oblast sálání výkonového zařízení, tepelný tok může být rozšířen a proces přechodu tepelného vedení může být vyrovnán a teplo může být přenášeno přímo nebo přes teplovodivé médium do chlazení médium, jako je vzduch, kapalina nebo kapalná směs.
Přirozené chlazení vzduchem:
Přirozené chlazení vzduchem znamená realizaci lokálních topných zařízení pro odvádění tepla do okolního prostředí bez použití jakékoli externí pomocné energie, aby bylo dosaženo účelu regulace teploty.
Obvykle zahrnuje vedení tepla, proudění a sálání. Je vhodný pro nízkopříkonová zařízení a komponenty s nízkými požadavky na regulaci teploty a nízký tepelný tok ohřevu zařízení, dále pro utěsněná nebo hustě montovaná zařízení, která nevyhovují nebo nepotřebují jiné technologie chlazení.
Chlazení nuceným vzduchem:
Chlazení vzduchem s nucenou konvekcí se vyznačuje vysokou účinností odvodu tepla a jeho koeficient přenosu tepla je 2-5krát vyšší než u vlastního chlazení.
Chlazení vzduchem s nucenou konvekcí je rozděleno na dvě části: žebrový chladič a ventilátor. Funkcí žebrového radiátoru v přímém kontaktu se zdrojem tepla je odvádět teplo vyzařované zdrojem tepla a ventilátor se používá k vynucení konvekčního chlazení do chladiče tak, aby vynutil chlazení vzduchem, což souvisí zejména s materiál, struktura a žebra radiátoru. Čím větší je rychlost větru, tím menší je tepelný odpor radiátoru, ale větší odpor proudění. Proto by měla být rychlost větru přiměřeně zvýšena, aby se snížil tepelný odpor. Poté, co rychlost větru překročí určitou hodnotu, je vliv zvýšení rychlosti větru na tepelný odpor velmi malý.
Chlazení chladiče heatpipe:
Tepelná trubice je prvek pro přenos tepla s vysokou tepelnou vodivostí. Realizuje mimořádný efekt přenosu tepla s jedinečným režimem přenosu tepla. Užitný model má přednosti silné schopnosti přenosu tepla, vynikající schopnost vyrovnání teploty, proměnná hustota tepla, žádné další vybavení, spolehlivý provoz, jednoduchá konstrukce, nízká hmotnost, žádná údržba, nízká hlučnost a dlouhá životnost, ale cena je drahá.
Chlazení kapalinou:
Ve srovnání s chlazením vzduchem chlazení kapalinou výrazně zlepšuje tepelnou vodivost. Kapalinové chlazení je dobrou volbou pro výkonová elektronická zařízení s vysokou hustotou výkonu. Kapalinový chladicí systém využívá oběhové čerpadlo k zajištění cirkulace chladicí kapaliny mezi zdrojem tepla a zdrojem chladu za účelem výměny tepla.
Chladicí účinnost vodou chlazeného radiátoru je velmi vysoká, což se rovná 100-300násobku koeficientu prostupu tepla přirozeného chlazení vzduchem. Výměna vzduchového chladiče za vodou chlazený chladič může výrazně zlepšit kapacitu zařízení.
Podobně jako u jiných energetických zařízení má účinný, stabilní, pohodlný a kompaktní chladicí systém velký význam pro konstrukci zařízení IGBT, aby byl zajištěn jejich bezpečný a stabilní provoz. Zejména se zvýšením hustoty výkonu IGBT modulů, náročným aplikačním prostředím a zlepšením požadavků na spolehlivost a životnost je pro IGBT modul, jeho tepelný design a technologie tepelného managementu nejdůležitějším článkem při navrhování a aplikaci nových produktů.
