Metoda odvajanja toplote napajalnega modula IGBT
za vozila z novo energijo
Glavni vzrok okvare napajalnih modulov IGBT je toplotna obremenitev, ki jo povzroči previsoka temperatura. Dobro upravljanje toplote je izjemno pomembno za stabilnost in zanesljivost napajalnih modulov IGBT. Krmilnik motorja za nova energetska vozila je tipična komponenta z visoko gostoto moči in gostota moči še vedno narašča z izboljšanjem zahtev glede zmogljivosti novih energijskih vozil. Dolgotrajno delovanje in pogosto preklapljanje napajalnega modula IGBT v krmilniku motorja bo povzročilo veliko toplote. Ko se temperatura dvigne, se bo znatno povečala tudi verjetnost okvare napajalnega modula IGBT, kar bo sčasoma vplivalo na izhodno zmogljivost motorja in zanesljivost pogonskega sistema avtomobila. . Zato sta za ohranitev stabilnega delovanja napajalnega modula IGBT potrebna zanesljiva zasnova odvajanja toplote in gladek kanal za odvajanje toplote, da se hitro in učinkovito zmanjša notranja toplota modula, da se izpolnijo zahteve indeksa zanesljivosti modula.
Trenutno napajalni moduli IGBT avtomobilskega razreda na splošno uporabljajo tekočinsko hlajenje za odvajanje toplote, tekočinsko hlajenje pa je razdeljeno na posredno tekočinsko hlajenje in neposredno tekočinsko hlajenje.
1. Posredno tekočinsko hlajenje
Posredno tekočinsko hlajenje uporablja substrat z ravnim dnom, ki odvaja toploto. Pod podlago, ki je tesno pritrjena na tekočinsko hlajeno ploščo, je nanesena plast toplotno prevodne silikonske masti. Hladilna tekočina teče skozi tekočinsko hlajeno ploščo. Pot za odvajanje toplote je čip-podlaga DBC-podlaga z ravnim dnom, ki odvaja toploto-toplotni silicij, mast-tekočina, hladna plošča-hladilno sredstvo. To pomeni, da je čip vir toplote, toplota pa se večinoma prenaša na ploščo za tekoče hlajenje skozi substrat DBC, substrat za odvajanje toplote z ravnim dnom in toplotno prevodno silikonsko mast, plošča za tekoče hlajenje pa nato odvaja toploto skozi hlajenje s tekočino in konvekcijo.
Pri posrednem hlajenju s tekočino napajalni modul IGBT nima neposrednega stika s hladilno tekočino in učinkovitost odvajanja toplote ni visoka, kar omejuje gostoto moči napajalnega modula.
2. Neposredno tekočinsko hlajenje
Neposredno tekočinsko hlajenje uporablja substrat za odvajanje toplote v obliki igle. Substrat za odvajanje toplote, ki se nahaja na dnu napajalnega modula, doda strukturo za odvajanje toplote v obliki zatičev, ki ji je mogoče neposredno dodati tesnilni obroč za odvajanje toplote skozi hladilno tekočino. Pot odvajanja toplote je čip-DBC substrat-pin substrat za odvajanje toplote -hladilna tekočina, uporaba termalne masti ni potrebna. S to metodo je napajalni modul IGBT v neposrednem stiku s hladilno tekočino, celotna toplotna upornost modula se lahko zmanjša za približno 30 %, struktura pin-fin pa močno poveča površino odvajanja toplote, tako da je učinkovitost odvajanja toplote močno izboljšana , in gostota moči napajalnega modula IGBT je lahko zasnovana tudi višje. Trenutno je neposredno tekočinsko hlajenje postalo glavna metoda odvajanja toplote za napajalne module IGBT avtomobilskega razreda.
