Cách cải thiện hiệu suất nhiệt của Mô-đun IGBT

Nếu công suất của mô-đun IGBT không đổi và điện trở nhiệt giữa các vỏ IGBT không đổi thì điện trở nhiệt giữa vỏ IGBT và hetasink có liên quan đến vật liệu và mức độ tiếp xúc của hetasink, nhưng điện trở nhiệt ở đây nhỏ nên sự thay đổi của vật liệu và mức độ tiếp xúc của bộ tản nhiệt ít ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình tản nhiệt.

Quá trình làm mát mô-đun IGBT như sau: tổn thất điện năng của IGBT trên đường giao nhau; Nhiệt độ trên điểm nối được truyền đến vỏ mô-đun IGBT; Tản nhiệt dẫn nhiệt trên mô-đun IGBT; Nhiệt từ tản nhiệt được truyền vào không khí.

Có hai yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng tản nhiệt của nó, một là tổn thất toàn phần, hai là khả năng chịu nhiệt của tản nhiệt. Tuy nhiên, do những hạn chế về công suất đầu ra và điều kiện làm việc thực tế nên tổng tổn thất điện năng của IGBT không thể thay đổi được, vì vậy điều cần xem xét là làm thế nào để thay đổi điện trở nhiệt từ bộ tản nhiệt sang không khí hoặc các phương tiện khác.

Sự gia tăng nhiệt độ được tạo ra bởi công suất tiêu tán của thiết bị điện cần được giảm bớt bằng tản nhiệt. Thông qua tản nhiệt, diện tích dẫn nhiệt và bức xạ của thiết bị điện có thể tăng lên, dòng nhiệt có thể được mở rộng và quá trình chuyển đổi dẫn nhiệt có thể được đệm và nhiệt có thể được truyền trực tiếp hoặc qua môi trường dẫn nhiệt đến bộ làm mát môi trường, chẳng hạn như không khí, chất lỏng hoặc hỗn hợp chất lỏng.

Làm mát không khí tự nhiên:

Làm mát không khí tự nhiên đề cập đến việc thực hiện các thiết bị sưởi ấm cục bộ để tản nhiệt ra môi trường xung quanh mà không sử dụng bất kỳ năng lượng phụ trợ bên ngoài nào để đạt được mục đích kiểm soát nhiệt độ. Nó thường bao gồm dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Nó phù hợp cho các thiết bị và linh kiện công suất thấp có yêu cầu thấp về kiểm soát nhiệt độ và dòng nhiệt thấp khi làm nóng thiết bị, cũng như các thiết bị kín hoặc lắp ráp dày đặc không phù hợp hoặc không cần các công nghệ làm mát khác.

Làm mát không khí cưỡng bức:

Làm mát không khí đối lưu cưỡng bức được đặc trưng bởi hiệu suất tản nhiệt cao và hệ số truyền nhiệt của nó gấp 2-5 lần so với tự làm mát. Làm mát không khí đối lưu cưỡng bức được chia thành hai phần: tản nhiệt dạng vây và quạt. Chức năng của bộ tản nhiệt dạng vây tiếp xúc trực tiếp với nguồn nhiệt là dẫn nhiệt lượng tỏa ra từ nguồn nhiệt và quạt dùng để làm mát đối lưu cho tản nhiệt, để buộc làm mát không khí, chủ yếu liên quan đến vật liệu, cấu trúc và vây của bộ tản nhiệt. Tốc độ gió càng lớn thì điện trở nhiệt của bộ tản nhiệt càng nhỏ nhưng lực cản dòng chảy càng lớn. Vì vậy, tốc độ gió cần được tăng lên một cách thích hợp để giảm sức cản nhiệt. Sau khi tốc độ gió vượt quá một giá trị nhất định, tác động của việc tăng tốc độ gió lên khả năng chịu nhiệt là rất nhỏ.

Làm mát tản nhiệt bằng ống dẫn nhiệt:

Ống dẫn nhiệt là bộ phận truyền nhiệt có độ dẫn nhiệt cao. Nó nhận ra hiệu ứng truyền nhiệt đặc biệt với chế độ truyền nhiệt độc đáo. Mô hình tiện ích có ưu điểm là khả năng truyền nhiệt mạnh, khả năng cân bằng nhiệt độ tuyệt vời, mật độ nhiệt thay đổi, không cần thiết bị bổ sung, vận hành đáng tin cậy, cấu trúc đơn giản, trọng lượng nhẹ, không cần bảo trì, tiếng ồn thấp và tuổi thọ dài, nhưng giá đắt.

Làm mát bằng chất lỏng:

So với làm mát bằng không khí, làm mát bằng chất lỏng cải thiện đáng kể độ dẫn nhiệt. Làm mát bằng chất lỏng là lựa chọn tốt cho các thiết bị điện tử công suất có mật độ năng lượng cao. Hệ thống làm mát bằng chất lỏng sử dụng bơm tuần hoàn để đảm bảo chất làm mát lưu thông giữa nguồn nhiệt và nguồn lạnh để trao đổi nhiệt. Hiệu suất tản nhiệt của bộ tản nhiệt làm mát bằng nước rất cao, bằng 100-300 lần hệ số truyền nhiệt của không khí làm mát tự nhiên. Việc thay thế bộ tản nhiệt làm mát bằng không khí bằng bộ tản nhiệt làm mát bằng nước có thể cải thiện đáng kể công suất của thiết bị.