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Vistas:2 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2022-06-15 Origen:Sitio
En electrónica de potencia, el transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) es uno de los semiconductores más utilizados.Los IGBT modernos están construidos con carburo de silicio (SiC) y nitruro de galio (GaN) para una mejor producción y eficiencia térmica.
Si bien los IGBT son útiles para el suministro de energía y la conversión, también pueden generar mucho calor cuando se conectan a altas frecuencias.
El enfriamiento de los dispositivos IGBT es una preocupación importante para los ingenieros de energía eléctrica.
El IGBT es un interruptor más fuerte que opera controlando el voltaje a una parte semiconductora para generar un circuito eléctrico.Se introdujo por primera vez en la década de 1980 y se mejoró con la invención del transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico (MOSFET).
El IGBT es inusual porque elimina la función del tiristor, lo que resulta en un dispositivo más eficiente.Los inversores, los accionamientos de motor y los sistemas de energía para turbinas solares y eólicas avanzadas se fabrican con IGBT.
La producción, conversión, transmisión y distribución de energía eléctrica requieren el uso de equipos electrónicos de potencia.Las tecnologías de energía se están implementando para aumentar la eficiencia, la confiabilidad y el control de la energía.Algunos expertos creen que toda la energía eléctrica viajará a través de un dispositivo semiconductor de potencia en algún momento en el futuro.
Los IGBT son dispositivos de alto voltaje y alta potencia que se están volviendo cada vez más populares.Un IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) es un interruptor de estado sólido que permite que fluya la electricidad cuando se enciende y se apaga.
Un IGBT funciona entregando un voltaje a un componente semiconductor, cambiando sus propiedades y permitiéndole bloquear o producir una ruta eléctrica.
Para aplicaciones de frecuencia moderada (5-50 kHz) y alto voltaje (200-2000 V), un IGBT combina una entrada de compuerta aislada con una salida bipolar para producir un interruptor de alimentación confiable.
Los módulos IGBT grandes a menudo incluyen varios dispositivos conectados en paralelo y pueden manejar cientos de amperios de corriente con voltajes de bloqueo de hasta 6500 V. Estos IGBT pueden controlar cientos de kilovatios de potencia.
Los IGBT se utilizan en una amplia gama de aplicaciones de alta potencia, incluidos vehículos eléctricos e híbridos, cargadores de baterías, autobuses eléctricos, accionamientos de motores para electrodomésticos, interruptores y fuentes de alimentación, convertidores de control de voltaje, controles de accionamiento de motores, inversores de energía solar y eólica, gestión térmica y dispositivos de diagnóstico médico.
El control térmico IGBT puede ser asistido por una variedad de soluciones de refrigeración.Cada opción viene con su propio conjunto de beneficios.
Para los sistemas de baja potencia, los disipadores de calor enfriados por aire también pueden ser una opción rápida y rentable.Para absorber el calor y los picos, algunos diseños industriales emplean un disipador de calor con una gran masa y capacitancia térmica.
Los disipadores de calor enfriados por aire tienen más dificultades para manejar temperaturas más altas y picos térmicos en equipos electrónicos de alta potencia debido a la capacidad del aire para transportar calor y las altas temperaturas de funcionamiento acústicas normales. equipos de media potencia.
En los IGBT, la refrigeración líquida directa mejora las características de transferencia de calor y reduce la resistencia térmica, lo que reduce las temperaturas de unión y mejora las capacidades de potencia.
La refrigeración líquida también permite a los diseñadores producir una mayor potencia por volumen, mejorando el rendimiento y la eficiencia.El enfriamiento directo por líquido se ha logrado anteriormente al estampar grandes placas frías de tubos de cobre en bloques de aluminio utilizando epoxi termoconductor.
Otros diseños incorporan tuberías de cobre que han sido maquinadas para aumentar la eficiencia.Se implanta un disipador de calor de aletas en un sustrato DBC, que posteriormente se fija a un depósito de fluido, lo que permite que el refrigerante circule sobre las aletas para un efecto de enfriamiento.
Un innovador concepto de refrigeración líquida por microcanales logra la menor resistencia térmica posible para los dispositivos de alta potencia.
En comparación con los sistemas de refrigeración líquida anteriores, la refrigeración líquida de microcanal integrada puede reducir la resistencia térmica de un IGBT entre 10 y 100 veces al reducir la masa térmica del refrigerante en los minicanales de flujo.
Esto mejora considerablemente las tasas de transferencia térmica y las temperaturas de funcionamiento de los diseños de sistemas IGBT.Al mejorar la física térmica de microcanales, Winshare Thermalloy Las placas frías de microcanales aumentan el rendimiento.
Nuestros diseños de rejillas de microcanales se pueden ajustar para que coincidan con las características de los módulos IGBT y pueden proporcionar a la electrónica de potencia un control térmico inigualable y uniforme.
Los IGBT han ganado popularidad en aplicaciones de electrónica de potencia durante las últimas décadas. IGBT proporcionar energía a una variedad de dispositivos y sistemas.
Debido a su excelente control de puerta y capacidad para transportar corrientes más significativas, los IGBT son perfectos para inversores.Las opciones de enfriamiento avanzadas en los módulos IGBT permiten una transición más exitosa de CC a CA.
Los convertidores de tensión funcionan con transistores bipolares acoplados inductivamente (IGBT).En el diseño de la fuente de alimentación, los convertidores juegan un papel crucial.
Los IGBT se pueden utilizar con dos fuentes de alimentación diferentes:
● Fuente de alimentación conmutada (SMPS)
● Fuente de alimentación ininterrumpida (UPS)
Los IGBT pueden ayudar con aplicaciones de alta corriente, mientras que un convertidor de conmutación se usa para convertir la salida de voltaje en un SMPS.
Un IGBT puede ayudar a un UPS a entregar energía uniforme y constante una vez que falla un sistema eléctrico.
Las soluciones de energía renovable se están integrando en los planes estratégicos de un número creciente de organizaciones comerciales, industriales y municipales.El uso de la tecnología de microcanales para optimizar la refrigeración líquida IGBT puede ayudar a los clientes a crear energía más sostenible a un costo reducido.
Los inversores solares toman la electricidad de CC generada por los paneles solares y la convierten en energía de CA que los consumidores pueden usar.El IGBT es un componente crucial para permitir que las personas accedan a una energía más inteligente y limpia, y debe controlarse térmicamente para que funcione correctamente.
Cientos de reflectores de espejo se utilizan en la concentración fotovoltaica (CPV) para dirigir la energía solar a un receptor central.¡La salida de energía resultante genera un flujo de calor cerca de la superficie del sol!
Para garantizar un funcionamiento constante, el receptor CPV, un componente vital del sistema, debe enfriarse utilizando métodos altamente eficientes, como la refrigeración líquida por microcanales.
Bombas de calor asistidas por energía solar
Para ahorrar dinero en calefacción, una bomba de calor asistida por energía solar combina una bomba de calor normal con una entrada fotovoltaica.
Las placas frías de microcanales para los módulos de potencia IGBT pueden aumentar la eficiencia energética al mismo tiempo que reducen el costo total de propiedad del sistema.
Los IGBT generan mucho calor y pueden verse dañados por el exceso.Debido a las enormes proporciones necesarias para controlar los enormes volúmenes de calor, el uso de soluciones de refrigeración por aire, como disipadores de calor, para IGBT de disipación de alta potencia puede resultar impracticable.
refrigeración líquida tiene coeficientes de transferencia de calor muchos órdenes de magnitud mayores que el enfriamiento por convección, lo que permite densidades de potencia sustancialmente más altas y soluciones de inversor y módulo más compacto.Si bien la refrigeración líquida a veces se resiste en el negocio de la electrónica de potencia, es necesario cumplir con muchos de los requisitos actuales de gestión térmica de IGBT.
La refrigeración líquida para motores de combustión interna se ha utilizado en la industria del automóvil durante más de un siglo, y la idea de utilizar refrigeración líquida para la electrónica de potencia en una aplicación de automoción actualmente no se considera un problema.Los métodos de refrigeración líquida para IGBT incluyen placas frías, tubos de calor, turbuladores y circuitos de refrigeración por vapor.
Winshare Thermalloy crea soluciones de enfriamiento líquido de microcanal IGBT únicas para ayudarlo a aumentar el rendimiento, la eficiencia, la seguridad y la confiabilidad de su sistema de electrónica de potencia.
