O módulo IGBT é um dispositivo de alta potência que gera uma grande quantidade de calor durante a operação. A faixa de temperatura para operação normal dos módulos IGBT é de -40 graus C-150 graus C. A falha de componentes eletrônicos é causada principalmente por alta temperatura, e a taxa de falha é diretamente proporcional à temperatura do chip. Para cada aumento de 10 graus na temperatura, a confiabilidade dos dispositivos eletrônicos diminui pela metade. Portanto, para manter a operação normal do chip IGBT, um dissipador de calor é necessário para ajudá-lo a dissipar o calor.
Atualmente, a maioria das formas utilizadas para dissipação de calor IGBT no mercado são resfriamento a ar e resfriamento líquido.
Este artigo foca principalmente no radiador mais comum: dissipador de calor de cobre e alumínio usado em IGBT. Um grande dissipador de calor de alumínio feito por tecnologia de aletas de desbaste, e CNC ranhurado em sua placa inferior, preenchido com epóxi e tubos de calor revestidos nas ranhuras, então submetido a tratamento de superfície para obter uma superfície lisa e plana.
Uma superfície de substrato lisa e plana pode ter melhor contato com a fonte de calor, garantindo uma transferência de calor mais eficiente. A presença de tubos de calor pode distribuir uniformemente o calor em ambas as extremidades do dissipador de calor. Aletas altas e densas podem aumentar a área de superfície de dissipação de calor, tornando a área de contato entre o calor e o ar maior.
Figura 1 Relação entre a altura da aleta e a temperatura do dissipador de calor
À medida que a altura das aletas aumenta, a temperatura diminuirá de acordo. Isso ocorre porque a transferência de calor do dissipador de calor para o ar também aumenta, reduzindo assim a temperatura do dissipador de calor.
Entretanto, à medida que a altura das aletas continua aumentando, a queda de temperatura diminui gradualmente porque a transferência de calor na parte inferior das aletas foi totalmente concluída, e aumentar ainda mais a altura das aletas não aumentará a transferência de calor por convecção.
Figura 2: Relação entre espessura da aleta e temperatura do dissipador de calor
Quando a espessura das aletas aumenta, a temperatura diminui e o efeito de dissipação de calor é melhor quando a espessura é de 4 mm.
Como um objeto termicamente condutor, a espessura das aletas pode afetar a eficiência da transferência de calor convectiva. Quando a espessura das aletas aumenta, o efeito da transferência de calor convectiva será aprimorado, mas não será óbvio. Quando aumenta para 4,5 mm, a temperatura permanece quase inalterada.
Devido ao fato de que a espessura das aletas é muito menor que sua altura, pode-se supor que o efeito de uma espessura de aleta superior a 4,5 mm no desempenho de dissipação de calor seja mínimo.
Figura 3. A relação entre o espaçamento das aletas e a temperatura do dissipador de calor
A lei de variação do espaçamento das aletas é dividida em duas partes. Conforme o espaçamento entre as aletas aumenta, a temperatura inicialmente diminui e então se estabiliza, alcançando a dissipação de calor ideal. Conforme o espaçamento entre as aletas aumenta, a resistência do tubo entre as aletas diminui, aumentando assim o efeito de dissipação de calor.
Entretanto, à medida que o espaçamento entre as aletas continua aumentando, a resistência da tubulação permanece quase inalterada, então a temperatura do dissipador de calor também tende a se estabilizar.
Os três conjuntos de dados acima indicam que os dissipadores de calor IGBT não são necessariamente melhores com aletas mais altas ou mais grossas, ou com espaçamento de aletas mais denso. O melhor dissipador de calor deve ser analisado em combinação com os requisitos de dissipação de calor e os custos do dissipador de calor. E a Awind tem mais de 20 anos de experiência em dissipação de calor, o que pode fornecer a você aconselhamento profissional nesta área, permitindo que você alcance uma situação ganha-ganha tanto no efeito de dissipação de calor quanto no custo.
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