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高功率IGBT散热向液冷看齐

浏览数量: 93     作者: 本站编辑     发布时间: 2023-06-02      来源: 本站

高功率IGBT散热向液冷看齐

绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)是新能源转换系统和高压电源开关装置中的关键部件,也是大功率半导体中具有代表性的平台器件,它能大幅提高电机驱动的效率,目前广泛应用于照明、汽车、高铁等领域。作为一个具有高热流密度的电力电子控制电路的核心功能器件,大部分的 IGBT 模块的失效都与热故障有关,热量的积累会严重影响器件的工作状态和性能,若温度过高(150°C),也会对整个系统模块的正常运行构成严重威胁,甚至是损坏。因此,对IGBT做有效的热检测与管理十分重要。正和铝业针对高热流密度元器件有专业的技术及设计工程师,可以针对不同的IGBT项目设计高效,稳定,紧凑轻便的液冷换热方案。


目前IGBT散热形式有2种:被动散热(通过自然对流的方式进行散热,无需借助外界力即可将热量散至大气环境中)和主动散热(如风冷或水冷)

被动散热包括:

  • 翅片散热:IGBT 产生的热量将通过散热器翅片自然对流散发;

  • 热管冷却技术:作为两相传热设备的热管,具有低传热温差、高传热性能,高有效热导率优点,工作原理简单,无需机械维护,纯简单易操作的被动方式。(若嵌入翅片,散热效率将有更大的提升)

  • 基于相变材料(Phase Change Material,PCM)的散热:-利用物质在相变时释放或吸收潜热,实现传热控制的新型材料

主动散热由于是借助了外力的散热,因此可有效提高散热器的散热效率1~2个能量级,冷却速度更快。但不同的使用场景下,应选择合适的散热方式。

主动散热包括:

  • 风冷散热技术:对有大功率和热通量的IGBT散热需求提供足够的冷却,强化风冷散热的措施主要为增大散热面积、提高换热系数和合理设计风道,这与散热器材料,结构,翼片等有关。相较于自然冷却的方式,强制风冷的散热量可提高5~12倍。但需要注意的是强制风冷需要配置风机和风路,可能会产生较大的噪音。

  • 液冷散热技术:当设备的功率十分大时(兆伏安级别下),受风道、风压与噪声指标等条件的限制,强制风冷散热技术无法满足更高的散热需求时,水冷散热是个很好的选择,液冷板散热系数约为空气自然冷却的100-300。有时出于对绝缘性要求的考虑,在高压大功率的电力电子装置中会使用油冷式散热。


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十月 10,2023
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