วิธีทำให้โมดูล IGBT เย็นลง

หากพลังงานของโมดูล IGBT คงที่และความต้านทานความร้อนระหว่างเปลือก IGBT คงที่ ความต้านทานความร้อนระหว่างเปลือก IGBT และฮีตาซิงค์จะสัมพันธ์กับวัสดุและระดับการสัมผัสของฮีตาซิงค์ แต่ความต้านทานความร้อนที่นี่มีน้อย ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของวัสดุ และระดับการสัมผัสของหม้อน้ำมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อกระบวนการกระจายความร้อนทั้งหมด

กระบวนการระบายความร้อนของโมดูล IGBT มีดังนี้: การสูญเสียพลังงานของ IGBT ที่ทางแยก; อุณหภูมิบนทางแยกจะถูกส่งไปยังเปลือกโมดูล IGBT ฮีทซิงค์การนำความร้อนบนโมดูล IGBT; ความร้อนจากฮีทซิงค์จะถ่ายเทสู่อากาศมีปัจจัยหลักสองประการที่ส่งผลต่อการกระจายความร้อน ปัจจัยหนึ่งคือการสูญเสียทั้งหมด และอีกปัจจัยหนึ่งคือความต้านทานความร้อนของฮีทซิงค์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อจำกัดของกำลังขับและสภาพการทำงานจริง การสูญเสียพลังงานทั้งหมดของ IGBT จึงไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ ดังนั้นสิ่งที่ต้องพิจารณาคือวิธีเปลี่ยนความต้านทานความร้อนจากหม้อน้ำเป็นอากาศหรือสื่ออื่นๆ

อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกิดจากพลังงานที่กระจายไปของอุปกรณ์จ่ายไฟจำเป็นต้องลดลงด้วยฮีทซิงค์ระบายความร้อน ผ่านฮีทซิงค์ สามารถเพิ่มพื้นที่การนำความร้อนและการแผ่รังสีของอุปกรณ์ไฟฟ้า การไหลของความร้อนสามารถขยายได้ และกระบวนการเปลี่ยนการนำความร้อนสามารถบัฟเฟอร์ได้ และความร้อนสามารถส่งโดยตรงหรือผ่านตัวกลางการนำความร้อนไปยังการทำความเย็น ปานกลาง เช่น ส่วนผสมของอากาศ ของเหลว หรือของเหลว

อากาศเย็นตามธรรมชาติ:

    การระบายความร้อนด้วยอากาศตามธรรมชาติหมายถึงการใช้อุปกรณ์ทำความร้อนในพื้นที่เพื่อกระจายความร้อนสู่สภาพแวดล้อมโดยรอบโดยไม่ต้องใช้พลังงานเสริมภายนอกใด ๆ เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการควบคุมอุณหภูมิ

โดยปกติจะรวมถึงการนำความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสี เหมาะสำหรับอุปกรณ์และส่วนประกอบที่ใช้พลังงานต่ำและมีความต้องการต่ำสำหรับการควบคุมอุณหภูมิและฟลักซ์ความร้อนของอุปกรณ์ให้ความร้อนต่ำ เช่นเดียวกับอุปกรณ์ที่ปิดสนิทหรือประกอบแน่นหนาซึ่งไม่เหมาะสมหรือไม่ต้องการเทคโนโลยีระบายความร้อนอื่นๆ

อากาศเย็นบังคับ:

การระบายความร้อนด้วยอากาศแบบพาความร้อนแบบบังคับมีลักษณะพิเศษคือประสิทธิภาพการกระจายความร้อนสูง และค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนคือ 2-5 เท่าของการระบายความร้อนด้วยตัวเอง

Forced convection air cooling แบ่งออกเป็น 2 ส่วน: ครีบระบายความร้อนและพัดลม หน้าที่ของครีบหม้อน้ำที่สัมผัสโดยตรงกับแหล่งความร้อนคือการนำพาความร้อนที่ปล่อยออกมาจากแหล่งความร้อน และพัดลมจะถูกใช้เพื่อบังคับการพาความเย็นไปยังฮีทซิงค์ เพื่อบังคับให้อากาศเย็น ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับ วัสดุ โครงสร้าง และครีบของหม้อน้ำ ยิ่งความเร็วลมมาก ความต้านทานความร้อนของหม้อน้ำก็จะยิ่งน้อยลง แต่ความต้านทานการไหลก็จะยิ่งมากขึ้น ดังนั้นควรเพิ่มความเร็วลมให้เหมาะสมเพื่อลดความต้านทานความร้อน หลังจากที่ความเร็วลมเกินค่าที่กำหนด ผลกระทบของการเพิ่มความเร็วลมต่อความต้านทานความร้อนจะน้อยมาก

Heatpipe ฮีทซิงค์ระบายความร้อน:

ท่อความร้อนเป็นองค์ประกอบการถ่ายเทความร้อนที่มีค่าการนำความร้อนสูง ตระหนักถึงผลการถ่ายเทความร้อนที่ไม่ธรรมดาด้วยโหมดการถ่ายเทความร้อนที่ไม่เหมือนใคร รุ่นยูทิลิตี้มีข้อได้เปรียบของความสามารถในการถ่ายเทความร้อนที่แข็งแกร่ง, ความสามารถในการปรับสมดุลอุณหภูมิที่ดีเยี่ยม, ความหนาแน่นของความร้อนที่เปลี่ยนแปลงได้, ไม่มีอุปกรณ์เพิ่มเติม, การทำงานที่เชื่อถือได้, โครงสร้างที่เรียบง่าย, น้ำหนักเบา, ไม่ต้องบำรุงรักษา, เสียงรบกวนต่ำและอายุการใช้งานยาวนาน แต่ราคาแพง

การระบายความร้อนด้วยของเหลว:

เมื่อเทียบกับการระบายความร้อนด้วยอากาศ การระบายความร้อนด้วยของเหลวช่วยเพิ่มการนำความร้อนได้อย่างมาก การระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูง ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวใช้ปั๊มหมุนเวียนเพื่อให้แน่ใจว่าสารหล่อเย็นจะหมุนเวียนระหว่างแหล่งความร้อนและแหล่งความเย็นเพื่อแลกเปลี่ยนความร้อน

ประสิทธิภาพการระบายความร้อนของหม้อน้ำระบายความร้อนด้วยน้ำนั้นสูงมาก ซึ่งเท่ากับ 100-300 เท่าของค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของการระบายความร้อนด้วยอากาศตามธรรมชาติ การเปลี่ยนฮีทซิงค์ระบายความร้อนด้วยอากาศด้วยหม้อน้ำแบบระบายความร้อนด้วยน้ำสามารถปรับปรุงความจุของอุปกรณ์ได้อย่างมาก

เช่นเดียวกับอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ ระบบระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ เสถียร สะดวก และกะทัดรัดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการออกแบบอุปกรณ์ IGBT เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยและเสถียร โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความหนาแน่นของพลังงานโมดูล IGBT เพิ่มขึ้น สภาพแวดล้อมการใช้งานที่รุนแรง และการปรับปรุงข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งาน สำหรับโมดูล IGBT การออกแบบการระบายความร้อนและเทคโนโลยีการจัดการระบายความร้อนคือจุดเชื่อมโยงที่สำคัญที่สุดในการออกแบบและการใช้งานผลิตภัณฑ์ใหม่