风冷IGBT散热器正交设计及优化研究

基于某工程功率器件的散热需求及散热器尺寸限制要求,拟寻求一种性能较优的散热设计方案。结合散热基本理论,采用自下而上、紧凑型设计为原则,通过正交分析的方式设计并对比了不同结构方案下散热器的基本性能,结果表明:综合考虑散热性能及风机选型风压限制等因素,外形结构尺寸中,散热器长度对散热器风阻及热阻性能的影响最大;散热基板及翅片尺寸也存在优选范围,综合生产制造工艺,散热翅片厚度优选推荐值为2~4 mm;散热器采用引风方式更有利于散热设计,IGBT到出风侧的距离与其相邻间距比值在1~2时散热性能相对较优。优化后的散热器方案对比设计限值,散热性能提升16%且占用体积下降64.43%。

大功率IGBT散热器水冷热阻计算

为了优化水冷散热器散热能力,保障其可靠工作,引用了传热学中的基本原理与公式,以散热器外形的机械尺寸、水的强制对流换热系数和水的导热系数作为参数及变量推导了散热器水冷热阻的计算公式。同时为了满足实际应用,开发了一种专用水冷散热器热阻计算和曲线绘制软件,可以显示热阻随参数变化而变化的各种曲线,也可以直接计算显示热阻值。为散热器的设计中参数的优化选择提供直观方便的参考。

IGBT散热器风冷散热优化设计与评估

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块功耗持续增加,对风冷散热提出了更高要求。以某大型冷水机组变频器为研究对象,结合仿真模拟和试验测试,提出IGBT散热器优化方案:一是将散热器翅片间距从3.0 mm减小到2.5 mm,增大换热面积;二是给每个IGBT模块增加2根热管,突破肋效率带来的瓶颈问题。优化后进行验证,IGBT的工作结温从149.9℃降到127.2℃,达到了IGBT最高工作结温控制在130℃以内的设计要求;同时对热管相容性和寿命进行评估,表明热管工作介质不会对管壳材料造成腐蚀或者溶解,热管寿命可达到21万3414小时,能够保证变频器和IGBT模块的长期可靠运行。