Kaj je IGBT?
IGBT (bipolarni transformator z izoliranimi vrati) je osnovna naprava za transformacijo in prenos energije, splošno znana kot "CPE" močnostnih elektronskih naprav. Široko se uporablja na področjih, kot so železniški tranzit, pametna omrežja, letalstvo, električna vozila in nova energetska oprema.
Modul IGBT je modularen polprevodniški izdelek, ki je pakiran v IGBT (čip bipolarnega tranzistorja z izoliranimi vrati) in FWD (čip preletne diode) prek posebnega sklopa;. Modul IGBT lahko interno enkapsulira več čipov IGBT in tako doseže zmožnost obdelave visokega toka, da se izogne težavi povečanja aktivne površine ob zmanjšanju izkoristka čipa IGBT. V primerjavi z moduli z enim čipom imajo embalažni moduli z več notranjimi čipi IGBT bolj odgovorno strukturo in višje zahteve glede toplotnega upravljanja. Kot napajalna naprava z visoko proizvodnjo toplote in na katero močno vpliva temperatura, mora modul IGBT nadzorovati temperaturo vozlišča v razumnem območju med dejanskim delovanjem, da zagotovi normalno delovanje. Previsoka delovna temperatura bo spremenila fizično konstanto njegovega polprevodnika in notranje parametre naprave, kar vodi do tega, da modul igbt ne more pravilno delovati in v resnih primerih celo vpliva na njegovo življenjsko dobo.
Hladilna tehnologija IGBT
Trenutno široko uporabljene metode hlajenja za IGBT na trgu vključujejo tehnologijo zračnega hlajenja, tehnologijo hlajenja toplotnih cevi in tehnologijo vodnega hlajenja.
Tehnologija zračnega hlajenja
Tehnologija zračnega hlajenja uporablja konvekcijsko območje prenosa toplote zraka za odvajanje toplote. Lahko ga razdelimo na pasivno hlajenje zraka z naravno konvekcijo in aktivno hlajenje zraka s prisilno konvekcijo. Hlajenje zraka z naravno konvekcijo je v glavnem posledica kontrasta gostote, ki ga povzroča temperaturna razlika zraka na različnih položajih, kar ustvarja vzgon kot gonilno silo, ki poganja okoliški zračni kanal za odvzem toplote. Radiator tega načina hlajenja je preproste strukture in enostaven za vzdrževanje, vendar je njegova zmogljivost izmenjave toplote slaba in se lahko uporablja le v obdobju nizke hladilne moči in nizkega proizvajanja toplote. Z integracijo napajalnih naprav IGBT in razvojem visoke moči se povpraševanje po hlajenju iz dneva v dan povečuje in uporaba samo naravnega zračnega hlajenja za hlajenje še zdaleč ni dovolj.
Za izpolnjevanje potreb po odvajanju toplote je na napravi IGBT nameščen ventilator za spodbujanje prisilne konvekcije zraka. Toplotni upor zračnega hlajenja s prisilno konvekcijo je mogoče zmanjšati na eno petino do eno petino upora naravnega zračnega hlajenja s konvekcijo, kar močno poveča zmogljivost odvajanja toplote. Vendar pa je zaradi dodajanja ventilatorjev in drugih naprav potrebno načrtovati zračne kanale, izvajati redno vzdrževanje, zmanjšati zanesljivost sistema, zmanjšati integracijo naprav in imeti velik hrup pri delu.
Da bi zagotovili učinkovitost hlajenja tehnologije zračnega hlajenja, je na modulu IGBT običajno nameščeno hladilno telo, ki poveča območje izmenjave toplote, splošno znano kot rebrasto hladilno telo. Po obsežnih raziskavah in optimizaciji s strani AWIND imajo zračno hlajeni radiatorji, zlasti radiatorji z vzporednimi aluminijastimi rebri, preprosto zasnovo in zrele proizvodne procese, zaradi česar so najpogosteje uporabljena naprava za odvajanje toplote pri trenutnem hlajenju IGBT. Vendar pa ima zaradi težav, kot sta majhna specifična zmogljivost zraka in nizka toplotna prevodnost, celo zračno hlajenje s prisilno konvekcijo omejeno zmogljivost odvajanja toplote in ne more učinkovito zadovoljiti potreb po odvajanju toplote zaradi trenutne visoke gostote toplotnega toka in hitrega trenutnega segrevanja integriranih modulov IGBT.
Tehnologija hlajenja toplotnih cevi
Toplotna cev je v glavnem sestavljena iz zaprte lupine, jedra za sesanje tekočine in kanala za paro. V cevi se napolni določena količina tekočine. En konec toplotne cevi je odsek za izparevanje, drugi konec pa je odsek za kondenzacijo. Med delovnim procesom odsek za izhlapevanje absorbira toploto, ki jo ustvari vir toplote, zaradi česar tekočina v okoliškem sesalnem jedru tekočine izhlapi. Nato se toplota premakne s paro iz odseka za izparevanje toplotne cevi v odsek za kondenzacijo, para pa kondenzira v tekočino v odseku za kondenzacijo in prenese toploto v zunanji svet; Kondenzirana tekočina se vrne v odsek za izhlapevanje skozi kapilarno delovanje sesalnega jedra na steno cevi, ponavlja zgornji postopek cikla, nenehno prenaša toploto z enega konca na drugi konec, s čimer se doseže odvajanje toplote.
V primerjavi s tehnologijo zračnega hlajenja s prisilno konvekcijo uvedba toplotnih cevi močno izboljša delovanje hladilnika. Poleg tega je zanesljivost hladilnika toplotne cevi visoka, tveganje uhajanja hladilnega sredstva pa majhno. Zato obstaja tudi določena podlaga za uporabo na trenutnem trgu upravljanja toplote igbt. Toda večina hladilnikov toplotnih cevi, tako kot zračno hlajeni radiatorji, potrebuje zunanji ventilator za doseganje večje učinkovitosti odvajanja toplote. Zato na delovno učinkovitost hladilnikov toplotnih cevi vplivajo tudi oblika ventilatorja, hitrost vetra, temperatura okolja in drugi dejavniki, ki zahtevajo redno vzdrževanje in lahko povzročajo hrup med delovanjem. Poleg tega dodajanje strukture toplotne cevi poveča celotno velikost hladilnega telesa, kar ne prispeva k izboljšanju kompaktnosti in integracije modula IGBT.
Tehnologija vodnega hlajenja
Voda ima dobro toplotno prevodnost, veliko specifično toplotno kapaciteto in skoraj nič onesnaževanja. V primerjavi z zračnim hlajenjem ima vodno hlajenje večjo učinkovitost odvajanja toplote, manjšo velikost, lažjo postavitev hladilnega sistema in je bolj primerno za hladilni sistem modula igbt visoke moči. Zato se je tehnologija vodnega hlajenja hitro široko uporabljala in postala glavni način hlajenja visokozmogljivega hladilnega sistema modula igbt. Združite dve neodvisni komponenti modula IGBT in ploščo za vodno hlajenje, da oblikujete ločeno hladilno telo, ki izkorišča tok kroženja vode znotraj hladne plošče za odvajanje toplote iz modula IGBT.
Resno je treba jemati tudi enakomernost temperature tekoče hladilne plošče. Zlasti za čipe IGBT se bo njihova učinkovitost pretvorbe energije povečala, ko se temperatura spoja čipa IGBT zmanjša. Slaba enakomernost temperature bo povzročila različne temperature spoja med čipi IGBT na različnih položajih, kar ima za posledico različne izhodne moči za vsak čip IGBT, kar je zelo škodljivo za delovanje in zanesljivost modula. Awind ima dolgoletne izkušnje pri oblikovanju tekoče hladne plošče za zagotavljanje temperaturnega ravnovesja. Zagotavlja normalno delovanje IGBT naprav.
Priljubljena oznake: hladilni hladilnik s tekočo hladno ploščo za igbt, Kitajska, dobavitelji, proizvajalci, tovarna, po meri, brezplačen vzorec, izdelano na Kitajskem
