Il modulo IGBT è un dispositivo ad alta potenza che genera una grande quantità di calore durante il funzionamento. L'intervallo di temperatura per il normale funzionamento dei moduli IGBT è -40 gradi C-150 gradi C. Il guasto dei componenti elettronici è causato principalmente da alte temperature e il tasso di guasto è direttamente proporzionale alla temperatura del chip. Per ogni aumento di 10 gradi della temperatura, l'affidabilità dei dispositivi elettronici diminuisce della metà. Pertanto, per mantenere il normale funzionamento del chip IGBT, è necessario un dissipatore di calore per aiutarlo a dissipare il calore.
Attualmente, la maggior parte delle forme di dissipazione del calore IGBT utilizzate sul mercato sono il raffreddamento ad aria e il raffreddamento a liquido.
Questo articolo si concentra principalmente sul radiatore più comune: dissipatore di calore in rame e alluminio utilizzato negli IGBT. Un grande dissipatore di calore in alluminio realizzato con la tecnologia delle alette di skiving, e scanalato a CNC sulla sua piastra inferiore, riempito con epossidica e tubi di calore rivestiti nelle scanalature, quindi sottoposto a trattamento superficiale per ottenere una superficie liscia e piana.
Una superficie del substrato liscia e piatta può entrare meglio in contatto con la fonte di calore, garantendo un trasferimento di calore più efficiente. La presenza di tubi di calore può distribuire uniformemente il calore a entrambe le estremità del dissipatore di calore. Le alette alte e dense possono aumentare la superficie di dissipazione del calore, rendendo più ampia l'area di contatto tra calore e aria.
Figura 1 Relazione tra altezza delle alette e temperatura del dissipatore di calore
Man mano che l'altezza delle alette aumenta, la temperatura diminuirà di conseguenza. Questo perché aumenta anche il trasferimento di calore dal dissipatore di calore all'aria, riducendo così la temperatura del dissipatore di calore.
Tuttavia, man mano che l'altezza delle alette continua ad aumentare, la caduta di temperatura rallenta gradualmente perché il trasferimento di calore nella parte inferiore delle alette è stato completamente completato e un ulteriore aumento dell'altezza delle alette non migliorerà il trasferimento di calore convettivo.
Figura 2: Relazione tra spessore delle alette e temperatura del dissipatore di calore
All'aumentare dello spessore delle alette, la temperatura diminuisce e l'effetto di dissipazione del calore è migliore quando lo spessore è di 4 mm.
In quanto oggetto termicamente conduttivo, lo spessore delle alette può influenzare l'efficienza del trasferimento di calore convettivo. Quando lo spessore delle alette aumenta, l'effetto del trasferimento di calore convettivo sarà migliorato, ma non sarà ovvio. Quando aumenta a 4,5 mm, la temperatura rimane pressoché invariata.
Poiché lo spessore delle alette è molto più piccolo della loro altezza, si può supporre che l'effetto di uno spessore delle alette superiore a 4,5 mm sulle prestazioni di dissipazione del calore sia minimo.
Figura 3. La relazione tra la spaziatura delle alette e la temperatura del dissipatore di calore
La legge di variazione della spaziatura delle alette è divisa in due parti. Man mano che la spaziatura tra le alette aumenta, la temperatura inizialmente diminuisce e poi si stabilizza, ottenendo una dissipazione ottimale del calore. Man mano che la spaziatura tra le alette aumenta, la resistenza del tubo tra le alette diminuisce, migliorando così l'effetto di dissipazione del calore.
Tuttavia, man mano che la spaziatura tra le alette continua ad aumentare, la resistenza della tubazione rimane pressoché invariata, quindi anche la temperatura del dissipatore di calore tende a stabilizzarsi.
I tre set di dati sopra indicati indicano che i dissipatori di calore IGBT non sono necessariamente migliori con alette più alte o più spesse, o con una spaziatura delle alette più densa. Il dissipatore di calore migliore dovrebbe essere analizzato in combinazione con i requisiti di dissipazione del calore e i costi del dissipatore di calore. E Awind ha oltre 20 anni di esperienza nella dissipazione del calore, che può fornirti una consulenza professionale in questo settore, consentendoti di ottenere una situazione win-win sia nell'effetto di dissipazione del calore che nei costi.
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