So kühlen Sie die IGBT-Module ab
Wenn die Leistung des IGBT-Moduls konstant ist und der Wärmewiderstand zwischen den IGBT-Schalen konstant ist, hängt der Wärmewiderstand zwischen IGBT-Schale und Hetasink vom Material und Kontaktgrad der Hetasink ab, aber der Wärmewiderstand hier ist klein, also die Materialänderung und Kontaktgrad des Heizkörpers hat wenig Einfluss auf den gesamten Wärmeableitungsprozess.
Der Kühlprozess des IGBT-Moduls ist wie folgt: der Leistungsverlust des IGBT an der Verbindungsstelle; Die Temperatur an der Verbindungsstelle wird an das Gehäuse des IGBT-Moduls übertragen; Wärmeleitkühlkörper am IGBT-Modul; Wärme vom Kühlkörper wird an die Luft übertragen.Es gibt zwei Hauptfaktoren, die die Wärmeableitung beeinflussen, der eine ist der Gesamtverlust, der andere der Wärmewiderstand des Kühlkörpers. Aufgrund der Beschränkungen der Ausgangsleistung und der tatsächlichen Arbeitsbedingungen kann die Gesamtverlustleistung des IGBT jedoch nicht geändert werden. Daher muss berücksichtigt werden, wie der Wärmewiderstand von Kühler zu Luft oder anderen Medien geändert werden kann.
Der durch die Verlustleistung des Leistungsbauelements erzeugte Temperaturanstieg muss durch den thermischen Kühlkörper reduziert werden. Durch den Kühlkörper kann die Wärmeleitungs- und Strahlungsfläche des Leistungsbauelements vergrößert, der Wärmefluss erweitert und der Wärmeleitungsübergangsprozess gepuffert und die Wärme direkt oder über das Wärmeleitmedium an die Kühlung übertragen werden Medium, wie Luft, Flüssigkeit oder Flüssigkeitsgemisch.
Natürliche Luftkühlung:
Unter natürlicher Luftkühlung versteht man die Realisierung von Nahwärmeeinrichtungen zur Abgabe von Wärme an die Umgebung ohne Verwendung externer Hilfsenergie, um den Zweck der Temperaturregelung zu erreichen.
Es umfasst normalerweise Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung. Es eignet sich für stromsparende Geräte und Komponenten mit geringen Anforderungen an die Temperaturregelung und einen geringen Wärmefluss der Geräteheizung sowie für abgedichtete oder dicht bestückte Geräte, die nicht geeignet sind oder keine anderen Kühltechnologien benötigen.
Zwangsluftkühlung:
Zwangskonvektionsluftkühlung zeichnet sich durch eine hohe Wärmeableitungseffizienz aus und ihr Wärmeübertragungskoeffizient ist 2-5-mal so hoch wie der der Selbstkühlung.
Zwangskonvektionsluftkühlung ist in zwei Teile unterteilt: Lamellenkühlkörper und Lüfter. Die Funktion des Rippenstrahlers in direktem Kontakt mit der Wärmequelle besteht darin, die von der Wärmequelle abgegebene Wärme abzuführen, und der Lüfter wird verwendet, um eine Konvektionskühlung zum Kühlkörper zu erzwingen, um eine Luftkühlung zu erzwingen, die hauptsächlich damit zusammenhängt das Material, die Struktur und die Rippen des Heizkörpers. Je größer die Windgeschwindigkeit, desto kleiner der Wärmewiderstand des Heizkörpers, aber desto größer der Strömungswiderstand. Daher sollte die Windgeschwindigkeit entsprechend erhöht werden, um den thermischen Widerstand zu verringern. Nachdem die Windgeschwindigkeit einen bestimmten Wert überschritten hat, ist die Auswirkung der Erhöhung der Windgeschwindigkeit auf den thermischen Widerstand sehr gering.
Heatpipe-Kühlkörperkühlung:
Das Wärmerohr ist ein Wärmeübertragungselement mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Es realisiert einen außergewöhnlichen Wärmeübertragungseffekt mit einzigartigem Wärmeübertragungsmodus. Das Gebrauchsmuster hat die Vorteile einer starken Wärmeübertragungsfähigkeit, einer hervorragenden Temperaturausgleichsfähigkeit, einer variablen Wärmedichte, keiner zusätzlichen Ausrüstung, eines zuverlässigen Betriebs, einer einfachen Struktur, eines geringen Gewichts, keiner Wartung, eines geringen Geräuschpegels und einer langen Lebensdauer, aber der Preis ist teuer.
Flüssigkeitskühlung:
Im Vergleich zur Luftkühlung verbessert die Flüssigkeitskühlung die Wärmeleitfähigkeit deutlich. Flüssigkeitskühlung ist eine gute Wahl für leistungselektronische Geräte mit hoher Leistungsdichte. Das Flüssigkeitskühlsystem verwendet die Umwälzpumpe, um sicherzustellen, dass das Kühlmittel zwischen der Wärmequelle und der Kältequelle zirkuliert, um Wärme auszutauschen.
Die Kühleffizienz von wassergekühlten Radiatoren ist sehr hoch, was gleich dem 100-300-fachen des Wärmeübertragungskoeffizienten der natürlichen Luftkühlung ist. Das Ersetzen des Luftkühlungskühlkörpers durch einen wassergekühlten Radiator kann die Kapazität von Geräten erheblich verbessern.
Ähnlich wie bei anderen Leistungsgeräten ist ein effizientes, stabiles, praktisches und kompaktes Kühlsystem von großer Bedeutung für das Design von IGBT-Geräten, um ihren sicheren und stabilen Betrieb zu gewährleisten. Insbesondere mit der Erhöhung der Leistungsdichte von IGBT-Modulen, der rauen Anwendungsumgebung und der Verbesserung der Zuverlässigkeits- und Lebensdaueranforderungen für IGBT-Module ist das thermische Design und die Wärmemanagementtechnologie das wichtigste Bindeglied bei der Entwicklung und Anwendung neuer Produkte.
