英飛凌IGBT模塊的散熱設(shè)計(jì)
英飛凌IGBT模塊的運(yùn)行溫度范圍是非常重要的參數(shù),一些設(shè)備要求工作在室溫下,而另一些設(shè)備要求工作在很寬的溫度范圍內(nèi)(如-40℃~+65℃)。溫度和散熱對(duì)于系統(tǒng)的可靠和有效運(yùn)行非常重要。如果實(shí)際要求IGBT模塊工作的電源系統(tǒng)工作在寬溫度范圍內(nèi),也要保證電源系統(tǒng)中的所有功率器件在寬溫度范圍內(nèi)可靠地工作。為達(dá)到這一目的和zui大限度地減少成本,應(yīng)仔細(xì)估算在兩個(gè)溫度點(diǎn)處是否需要達(dá)到*的性能指標(biāo)。實(shí)際上,在溫度點(diǎn)處對(duì)IGBT模塊的要求越低,構(gòu)成系統(tǒng)就可以越經(jīng)濟(jì)。
由于英飛凌IGBT模塊自身有一定的功耗,IGBT模塊本身會(huì)發(fā)熱。在一定外殼散熱條件下,功率器件存在一定的溫升(即殼溫與環(huán)境溫度的差異)。IGBT模塊外殼散熱表面積的大小直接影響溫升。對(duì)于溫升的粗略估計(jì)可以使用這樣的公式:溫升=熱阻系數(shù)×功率器件的功耗。熱阻系數(shù)對(duì)于涂黑紫銅的外殼P25xxx(用于SMP-1250系列產(chǎn)品的外殼)來說約為3.76℃/W。這里的溫升和系數(shù)是在功率器件直立并使下方懸空1cm、自然空氣流動(dòng)的情況下測(cè)試的。對(duì)于溫度較高的地方,須將IGBT模塊降額使用以減小功率器件的功耗,從而減小溫升,保證外殼不超過極限值。對(duì)于功率較大的功率器件,須加相應(yīng)的散熱器以使功率器件的溫升得到下降。不同的散熱器在自然的條件下有不同的對(duì)環(huán)填的熱阻,主要影響散熱器熱阻的因素是散熱器的表面積。同時(shí)考慮到空氣的對(duì)流,如果使用帶齒的散熱器,應(yīng)考慮齒的方向盡量不阻礙空氣的自然對(duì)流。
所有的功率器件在運(yùn)行時(shí),由于內(nèi)部功率消耗都將產(chǎn)生一些熱量。在每一應(yīng)用中都有必要限制這種“自身發(fā)熱”,使功率器件外殼溫度不超過的zui大值。