Como melhorar o desempenho de resfriamento do módulo IGBT

O processo de resfriamento do módulo IGBT é o seguinte: perda de potência do IGBT na junção; A temperatura na junção é transmitida ao invólucro do módulo IGBT; Dissipador de calor por condução de calor no módulo IGBT; O calor do dissipador de calor é transferido para o ar. Existem dois fatores principais que afetam sua dissipação de calor, um é a perda total e o outro é a resistência térmica do dissipador de calor. Porém, devido às limitações da potência de saída e às condições reais de trabalho, a perda total de potência do IGBT não pode ser alterada, então o que precisa ser considerado é como alterar a resistência térmica do radiador para o ar ou outro meio.

 

 

 

O aumento de temperatura gerado pela potência dissipada do dispositivo de potência precisa ser reduzido pelo dissipador de calor térmico. Através do dissipador de calor, a área de condução de calor e radiação do dispositivo de energia pode ser aumentada, o fluxo de calor pode ser expandido e o processo de transição de condução de calor pode ser tamponado, e o calor pode ser transmitido diretamente ou através do meio de condução de calor para o resfriamento meio, como ar, líquido ou mistura líquida.

 

 

Resfriamento de ar natural:

 

O resfriamento natural do ar refere-se à realização de dispositivos de aquecimento local para dissipar o calor para o ambiente circundante sem utilizar qualquer energia auxiliar externa, de modo a atingir o objetivo de controle de temperatura.

Geralmente inclui condução de calor, convecção e radiação. É adequado para dispositivos e componentes de baixa potência com baixos requisitos de controle de temperatura e baixo fluxo de calor de aquecimento do dispositivo, bem como dispositivos selados ou densamente montados que não são adequados ou não precisam de outras tecnologias de resfriamento.

 

 

Resfriamento por ar forçado:

 

O resfriamento do ar por convecção forçada é caracterizado pela alta eficiência de dissipação de calor e seu coeficiente de transferência de calor é 2-5 vezes maior que o do auto-resfriamento. O resfriamento do ar por convecção forçada é dividido em duas partes: dissipador de calor com aletas e ventilador. A função do radiador de aleta em contato direto com a fonte de calor é conduzir para fora o calor emitido pela fonte de calor, e o ventilador é usado para forçar o resfriamento convectivo ao dissipador de calor, de modo a forçar o resfriamento do ar, que está principalmente relacionado a o material, estrutura e aletas do radiador. Quanto maior a velocidade do vento, menor será a resistência térmica do radiador, mas maior será a resistência ao fluxo. Portanto, a velocidade do vento deve ser aumentada adequadamente para reduzir a resistência térmica. Depois que a velocidade do vento ultrapassa um determinado valor, o impacto do aumento da velocidade do vento na resistência térmica é muito pequeno.

 

 

Resfriamento do dissipador de calor do tubo de calor:

O tubo de calor é um elemento de transferência de calor com alta condutividade térmica. Ele realiza um extraordinário efeito de transferência de calor com um modo exclusivo de transferência de calor. O modelo de utilidade tem as vantagens de forte capacidade de transferência de calor, excelente capacidade de equalização de temperatura, densidade de calor variável, nenhum equipamento adicional, operação confiável, estrutura simples, peso leve, sem manutenção, baixo ruído e longa vida útil, mas o preço é caro.

 

Resfriamento líquido:

 

Comparado com o resfriamento a ar, o resfriamento líquido melhora significativamente a condutividade térmica. O resfriamento líquido é uma boa escolha para dispositivos eletrônicos de potência com alta densidade de potência. O sistema de refrigeração líquida usa a bomba de circulação para garantir que o refrigerante circule entre a fonte de calor e a fonte de frio para trocar calor. A eficiência de dissipação de calor do resfriamento líquido é muito alta, o que equivale a 100-300 vezes o coeficiente de transferência de calor do resfriamento natural do ar. Substituir o dissipador de calor de resfriamento de ar por um dissipador de calor de resfriamento líquido pode melhorar muito a capacidade dos dispositivos.

 

 

Se a potência do módulo IGBT for constante e a resistência térmica entre os invólucros IGBT for constante, a resistência térmica entre o invólucro IGBT e o hetasink está relacionada ao material e ao grau de contato do hetasink, mas a resistência térmica aqui é pequena, então a mudança de material e o grau de contato do radiador tem pouco impacto em todo o processo de dissipação de calor.