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Principio y aplicación del disipador de calor del módulo IGBT

Vistas:14     Autor:Editor del sitio     Hora de publicación: 2022-02-25      Origen:Sitio


Introducción al disipador de calor IGBT


Controlador de motor Transistor bipolar de puerta aislada (Transistor bipolar de puerta aislada, el IGBT) El rendimiento de disipación de calor se convierte rápidamente en motor IGBT que ahora se está arraigando en el mercado de la electrónica de potencia industrial, por ejemplo, en disipadores de calor (soldadura), en inversores de tracción, en accionamientos de motores, etc. .

disipador de calor igbt

Winsharethermolly proporciona productos de ensamblaje de disipador de calor IGBT que permiten que IGBT funcione en gabinetes de alta temperatura mientras mantiene la temperatura de la unión de trabajo dentro de un rango seguro al combinar una baja resistencia térmica con silicio Vce(on).


Ventajas del disipador de calor IGBT



En la mayoría de los casos, los IGBT funcionan con un dispositivo de mayor potencia, una alta potencia significa una mayor disipación de calor, ya que los IGBT tienen una mayor capacidad.

alta frecuencia,

Fácil de conducir,

baja pérdida,

modular,

señala la dirección del desarrollo,


En comparación con otros dispositivos electrónicos de potencia, el disipador de calor IGBT tiene un alto


unidad sencilla,

fiabilidad

fácil de proteger,

no hay circuito de amortiguación ni conmutación

la frecuencia es alta,

Disipador de calor igbt con tubo de calor

Por tanto, el disipador de calor IGBT en el mercado de la electrónica se ha vuelto muy imprescindible y necesario.Para lograr este alto rendimiento, se utilizan muchos procesos en los circuitos integrados, como la epitaxia, la implantación de iones y la litografía fina, etc.


En los últimos años, el rendimiento y las capacidades del disipador de calor del módulo IGBT de potencia han mejorado rápidamente, la corriente nominal ha alcanzado y accedido a cientos de amperios y la tensión soportada de más de 1500 V, y curiosamente sigue mejorando.


Dado que los dispositivos IGBT tienen las siguientes características positivas del diodo PIN, y las características del disipador de calor del módulo IGBT de potencia de canal p no son muy diferentes a las del IGBT de canal n, eso es muy propicio para adoptar una estructura excelente y complementaria en la aplicación, como Como resultado, ampliando su aplicación en el campo de la tecnología de control digital y CA.


La mayor ventaja de IGBT son sus capacidades que puede resistir el choque actual ya sea en modo encendido o en estado de cortocircuito.Su conexión en paralelo no se considera un problema y su conexión en serie se considera fácil debido a su corto retardo de apagado.


Métodos de disipación de calor


Los modos de transferencia de calor IGBT incluyen refrigeración por aire,

refrigeración por agua,

disipador de calor de cobre o disipador de calor de aluminio.

Disipador de calor de tubo de calor para refrigeración IGBT

Su disipación de calor se sustenta en el principio básico de transferencia de calor, una ruta de flujo de calor consiste en la resistencia térmica más baja diseñada para el dispositivo, de modo que el calor emitido a través del dispositivo debe emitirse lo antes posible, para garantizar así que La temperatura de la unión interna de todos los dispositivos siempre se mantiene y se mantiene dentro de la temperatura de unión permitida.


Desafíos y soluciones en la tecnología de disipadores de calor con tubos de calor


En la actualidad, el disipador de calor de tubo de calor IGBT existente en el mercado incluye principalmente aletas de disipación de calor, tubo de calor y sustrato, sobre los cuales el sustrato está provisto de una serie de ranuras paralelas, y luego la ranura se suelda con soldadura a la sección de evaporación de el tubo de calor.


En la tecnología existente de disipador de calor con tubo de calor IGBT, la sección de evaporación relacionada con el tubo de calor siempre está enterrada en la ranura del sustrato, por lo tanto, no encaja directamente en la superficie del IGBT.


En la fase del proceso de trabajo, el calor de la superficie del IGBT primero se exporta y se lleva a través del sustrato, y luego finalmente se transfiere al tubo de calor y al disipador de calor.


Finalmente, el calor del disipador de calor se desplaza y se transfiere al aire por convección.Debido a que el sustrato tiene resistencia térmica, y esa es la razón por la cual el coeficiente de conductividad térmica del tubo de calor es demasiado alto que el de la base, la eficiencia de la conductividad térmica del tubo de calor en comparación con el disipador de calor es limitada, y es por eso que el rendimiento de disipación de calor es reducido.


El disipador de calor IGBT puede transferir el calor de manera uniforme y suave desde el sustrato a la aleta, lo que puede resolver eficazmente el problema de disipación de calor del alto flujo de calor, no solo con alta eficiencia, sino también con una estructura compacta y sin necesidad de piezas móviles, lo que realmente puede realizar sin mantenimiento.


No se puede subestimar la importancia del procedimiento de montaje correcto de los módulos IGBT.Todos los módulos IGBT deben instalarse correctamente en un disipador de calor adecuado para garantizar que se pueda extraer calor del módulo y, por lo tanto, garantizar que no se exceda la Tj(max) (temperatura máxima de unión) del IGBT.


El uso de procedimientos de montaje incorrectos puede causar muchos problemas a los IGBT y, a menudo, es la causa de fallas en el campo.


Importancia del montaje correcto


A continuación se destacan algunos de los pasos necesarios para garantizar que el módulo IGBT esté montado correctamente.

Acabado del disipador de calor


La planitud del disipador de calor entre los orificios de montaje debe ser inferior a 50 μm por 100 mm.

La rugosidad de la superficie debe ser inferior a 10 μm.

Si la superficie del disipador de calor no es adecuadamente plana, el módulo puede tener un aumento inesperado de la resistencia térmica de contacto (Rth(cf)) entre el módulo y el disipador de calor.

Además, si la planitud del disipador de calor no cumple con los requisitos anteriores, se puede aplicar una tensión mecánica elevada al DCB del módulo y provocar fallos en el aislamiento.

Aplicación de pasta térmica


La grasa térmica entre el disipador de calor y la placa base del módulo es absolutamente esencial y necesaria para reducir la resistencia térmica de contacto.


La serigrafía más rodillos son básicamente métodos de pegado de grasa térmica; sin embargo, se puede recomendar el uso de una máscara de plantilla cuando el espesor de grasa objetivo es inferior a 100 μm.


Si se utiliza un rodillo, la pasta térmica se debe aplicar sobre una superficie plana antigrasa y libre de grasa y suciedad y se debe pasar uniformemente sobre el rodillo antes de aplicarla al módulo.


Una vez que el módulo está montado en el disipador de calor, no debería ver el exceso de pasta térmica filtrándose y absorbiéndose por los lados del módulo, y esto es una señal de que se pueden aplicar dos pastas térmicas.

Aplicación de disipador de calor en módulos IGBT


Tradicionalmente, los módulos IGBT se enfriaban primero mediante disipadores de calor enfriados por aire forzado.Los disipadores de calor enfriados por aire todavía se conocen como buenas soluciones de gestión térmica para módulos IGBT de bajo consumo y menos restrictivos de temperatura.Sin embargo, los módulos IGBT de alta potencia están especialmente refrigerados mediante disipadores de calor enfriados por líquido, también conocidos con el nombre de placas frías.


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