IGBT モジュールの冷却方法

IGBT モジュールの出力が一定で、IGBT シェル間の熱抵抗が一定の場合、IGBT シェルとヘタシンク間の熱抵抗は、ヘタシンクの材質と接触度に関係しますが、ここでの熱抵抗は小さいため、材質の変化ラジエーターの接触度は、放熱プロセス全体にほとんど影響しません。

IGBT モジュールの冷却プロセスは次のとおりです。ジャンクションでの IGBT の電力損失。 接合部の温度は IGBT モジュール シェルに伝達されます。 IGBT モジュールの熱伝導ヒートシンク。 ヒートシンクからの熱は空気に伝達されます。放熱に影響を与える主な要因は 2 つあります。1 つは全損失、もう 1 つはヒートシンクの熱抵抗です。 ただし、出力電力と実際の使用条件の制限により、IGBT の総電力損失は変更できないため、ラジエータから空気または他の媒体への熱抵抗をどのように変更するかを考慮する必要があります。

パワーデバイスの消費電力によって発生する温度上昇は、サーマルヒートシンクによって低減する必要があります。 ヒートシンクを介して、パワーデバイスの熱伝導および放熱面積を拡大し、熱流を拡大し、熱伝導遷移プロセスを緩衝し、熱を直接または熱伝導媒体を介して冷却装置に伝達できます。空気、液体、液体混合物などの媒体。

自然空冷:

    自然空冷とは、温度制御の目的を達成するために、外部補助エネルギーを使用せずに周囲環境に熱を放散する局所加熱装置の実現を指します。

通常、熱伝導、対流、および放射が含まれます。 これは、温度制御の要件が低く、デバイス加熱の熱流束が低い低電力デバイスおよびコンポーネント、および適切でないか他の冷却技術を必要としない密封または高密度に組み立てられたデバイスに適しています。

強制空冷：

強制対流空冷は放熱効率が高く、熱伝達係数は自冷の2-5倍です。

強制対流空冷は、フィンヒートシンクとファンの2つの部分に分かれています。 熱源と直接接触するフィンラジエーターの機能は、熱源から放出された熱を排出することです。ファンは、主に関連する空冷を強制するために、ヒートシンクに対流冷却を強制するために使用されます。ラジエーターの素材、構造、フィン。 風速が大きいほど、ラジエータの熱抵抗は小さくなりますが、流れの抵抗は大きくなります。 したがって、風速を適切に上げて熱抵抗を下げる必要があります。 風速が一定の値を超えると、風速の増加が熱抵抗に与える影響は非常に小さくなります。

ヒートパイプヒートシンク冷却:

ヒートパイプは、熱伝導率の高い熱伝達要素です。 独自の伝熱モードで驚異的な伝熱効果を実現。 実用新案は、強力な熱伝達能力、優れた温度均等化能力、可変熱密度、追加機器なし、信頼性の高い操作、シンプルな構造、軽量、メンテナンス不要、低騒音、長寿命などの利点がありますが、価格は高価です。

液体冷却:

空冷と比較して、液体冷却は熱伝導率を大幅に向上させます。 液体冷却は、電力密度の高いパワー エレクトロニクス デバイスに適しています。 液体冷却システムは、循環ポンプを使用して、冷却剤が熱源と冷熱源の間を循環して熱を交換するようにします。

水冷ラジエーターの冷却効率は非常に高く、空気自然冷却の熱伝達係数の 100-300 倍に相当します。 空冷ヒートシンクを水冷ラジエータに交換すると、デバイスの能力が大幅に向上します。

他のパワー デバイスと同様に、効率的で安定した便利なコンパクトな冷却システムは、安全で安定した動作を保証する IGBT デバイスの設計にとって非常に重要です。 特に IGBT モジュールの電力密度の増加、過酷なアプリケーション環境、および信頼性と寿命の要件の改善に伴い、IGBT モジュールの熱設計と熱管理技術は、新製品の設計とアプリケーションにおける最も重要なリンクです。