چگونه می توان ماژول های IGBT را خنک کرد

اگر توان ماژول IGBT ثابت و مقاومت حرارتی بین پوسته های IGBT ثابت باشد، مقاومت حرارتی بین پوسته IGBT و تاسینک مربوط به ماده و درجه تماس تاسینک است، اما مقاومت حرارتی در اینجا کم است، بنابراین تغییر ماده و درجه تماس رادیاتور تأثیر کمی بر کل فرآیند اتلاف گرما دارد.

فرآیند خنک‌سازی ماژول IGBT به شرح زیر است: کاهش توان IGBT در محل اتصال. دمای محل اتصال به پوسته ماژول IGBT منتقل می شود. هیت سینک هدایت حرارتی بر روی ماژول IGBT. گرمای هیت سینک به هوا منتقل می شود.دو عامل اصلی بر اتلاف حرارت آن تأثیر می گذارد، یکی اتلاف کل و دیگری مقاومت حرارتی هیت سینک. با این حال، به دلیل محدودیت های توان خروجی و شرایط کاری واقعی، تلفات کل توان IGBT را نمی توان تغییر داد، بنابراین آنچه باید در نظر گرفته شود این است که چگونه مقاومت حرارتی را از رادیاتور به هوا یا رسانه های دیگر تغییر دهیم.

افزایش دمای تولید شده توسط قدرت تلف شده دستگاه برق باید توسط هیت سینک حرارتی کاهش یابد. از طریق هیت سینک، می توان رسانش گرما و ناحیه تابش دستگاه قدرت را افزایش داد، جریان گرما را می توان گسترش داد و فرآیند انتقال انتقال حرارت را می توان بافر کرد، و گرما را می توان مستقیما یا از طریق محیط انتقال حرارت به خنک کننده منتقل کرد. متوسط، مانند مخلوط هوا، مایع یا مایع.

خنک کننده طبیعی هوا:

    سرمایش هوای طبیعی به معنای تحقق وسایل گرمایش محلی برای پراکنده گرما به محیط اطراف بدون استفاده از انرژی کمکی خارجی است تا به هدف کنترل دما دست یابد.

معمولاً شامل رسانش گرما، همرفت و تابش است. برای دستگاه ها و اجزای کم مصرف با نیازهای کم برای کنترل دما و شار حرارتی کم گرمایش دستگاه و همچنین دستگاه های مهر و موم شده یا مونتاژ متراکم که مناسب نیستند یا به سایر فناوری های خنک کننده نیاز ندارند، مناسب است.

خنک کننده هوای اجباری:

خنک کننده هوای جابجایی اجباری با راندمان اتلاف حرارت بالا مشخص می شود و ضریب انتقال حرارت آن 2-5 برابر ضریب خود خنک کننده است.

خنک کننده هوای جابجایی اجباری به دو بخش تقسیم می شود: هیت سینک پره ای و فن. عملکرد رادیاتور پره ای در تماس مستقیم با منبع گرما این است که گرمای ساطع شده از منبع گرما را به بیرون هدایت کند و از فن برای فشار دادن خنک کننده همرفتی به هیت سینک استفاده می شود تا خنک کننده هوا را مجبور کند که عمدتاً مربوط به مواد، ساختار و پره های رادیاتور. هرچه سرعت باد بیشتر باشد، مقاومت حرارتی رادیاتور کمتر است، اما مقاومت جریان بیشتر است. بنابراین سرعت باد باید به طور مناسب افزایش یابد تا مقاومت حرارتی کاهش یابد. پس از اینکه سرعت باد از مقدار معینی فراتر رفت، تأثیر افزایش سرعت باد بر مقاومت حرارتی بسیار ناچیز است.

خنک کننده هیت سینک لوله حرارتی:

لوله حرارتی یک عنصر انتقال حرارت با هدایت حرارتی بالا است. این اثر انتقال حرارت فوق‌العاده را با حالت انتقال حرارت منحصر به فرد ایجاد می‌کند. مدل کاربردی دارای مزایای توانایی انتقال حرارت قوی، توانایی یکسان سازی درجه حرارت عالی، چگالی گرمای متغیر، بدون تجهیزات اضافی، عملکرد قابل اعتماد، ساختار ساده، وزن سبک، بدون تعمیر و نگهداری، سر و صدای کم و عمر طولانی است، اما قیمت آن گران است.

خنک کننده مایع:

در مقایسه با خنک کننده هوا، خنک کننده مایع به طور قابل توجهی هدایت حرارتی را بهبود می بخشد. خنک کننده مایع انتخاب خوبی برای دستگاه های الکترونیکی قدرت با چگالی توان بالا است. سیستم خنک کننده مایع از پمپ گردشی استفاده می کند تا اطمینان حاصل شود که مایع خنک کننده بین منبع گرما و منبع سرد برای تبادل گرما گردش می کند.

راندمان خنک کننده رادیاتور آب خنک بسیار بالاست که برابر با 100-300 برابر ضریب انتقال حرارت خنک کننده طبیعی هوا است. جایگزینی هیت سینک خنک کننده هوا با رادیاتور آب خنک می تواند ظرفیت دستگاه ها را تا حد زیادی بهبود بخشد.

مشابه سایر دستگاه های قدرت، یک سیستم خنک کننده کارآمد، پایدار، راحت و فشرده برای طراحی دستگاه های IGBT برای اطمینان از عملکرد ایمن و پایدار آنها اهمیت زیادی دارد. به خصوص با افزایش چگالی توان ماژول IGBT، محیط سخت کاربردی و بهبود قابلیت اطمینان و نیازهای عمر، برای ماژول IGBT، طراحی حرارتی و فناوری مدیریت حرارتی آن مهمترین پیوند در طراحی و کاربرد محصولات جدید است.