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IGBT模塊散熱器選擇及使用原則

IGBT模塊散熱器選擇及使用原則

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一、散熱器選擇的基本原則
  1、散熱器選擇的基本依據
  IGBT散熱器選擇要綜合根據器件的耗散功率、器件結殼熱阻、接觸熱阻以及冷卻介質溫度來考慮。
  2、器件與散熱器緊固力的要求
  要使器件與散熱器組裝后有良好的熱接觸,必須具有合適的安裝力或安裝力矩,其值由器件制造廠或器件標準給出,組裝時應嚴格遵守不要超出規定的范圍。
  3、散熱器的額定冷卻條件
  自冷散熱器:環境溫度最好不高于40℃,安裝時散熱器翼片要垂直布置,上下端面不能有阻擋,以便散熱器周圍有良好的空氣自然對流的環境和通道。
  風冷散熱器:進口空氣溫度控制在40℃以下,進口端風速最好達到6米/秒。
  水冷散熱器:進口水溫不高于35℃。水流量要根據散熱總熱量需要和進出水設計溫差決定。
  4、選用散熱器的綜合考慮
  選用散熱器應綜合考慮散熱器的散熱能力范圍、冷卻方式、技術參數和結構特點,一種器件僅從技術參數看,可能有兩、三種散熱器均能滿足要求,但應結合冷卻、安裝、通用互換和經濟性綜合考慮選取。
  二、選用散熱器的一般方法
  用戶對散熱器的選取應根據器件工作時的實際冷卻條件,穩、瞬態負載情況,適當考慮安全系數,按穩態不超過器件最高工作結溫來考慮。
  1、根據器件在電路中工作的電流波形和導通角,確定器件工作時的的平均電流IAV,由IAV計算出該電流的有效值IRMS
  IRMS = F·IAV F為波形系數。
  2、由IRMS 或180°導通角時IAV ,并結合器件浪涌電流,確定器件型號。IAV =IRMS/1.57。
  3、由所選器件的最大允許管殼溫度Tc與主電流IAV的關系曲線,查得器件在工作點IAV 所對應的Tc值。或根據所選器件的有關參數按如下方法計算出Tc值。
  Tc = Tjm - Rjc·PAV
  Tjm為器件的最大允許最高工資結溫,普通整流管為150℃,普通晶閘管為125℃,快速晶閘管為115℃
  Rjc為器件的結殼熱阻。
  PAV為器件的耗散功率。其計算公式為:
  PAV = 0.785 VTM·IAV +0.215VTO·IAV 或
  PAV = VTO·IAV + 2.47rT0·IAV
  VTM 為器件的通態峰值壓降。
  VTO為器件的門檻電壓。器件參數表無標注時可取:整流管0.8V,普通晶閘管1.0V,快速晶閘管1.2V。
  rT0為器件通態斜率電阻。
  4、由下式計算出最大允許的散熱器臺面溫度TS
  TS = Tc - RCS·PAV
  RCS為接觸熱阻,螺旋型器件可取1/3 Rjc,平板型器件可取1/5 Rjc
  5、由下式計算出散熱器的熱阻值
  Rsa = (Ts – Ta)/ PAV
  Ts為環境溫度,試驗時實測。
  6、當散熱器的工作條件與額定冷卻條件一致時,由計算值Rsa查散熱器數據手冊選取熱阻值相同或小于又最接近計算值的散熱器。不一致時,查散熱器熱阻與冷卻介質流量的關系曲線確定。
  三、各系列散熱器使用中應注意事項
  1、風冷散熱器安裝時,散熱器葉片應沿冷卻風氣流方向。風冷散熱器若用于自冷,則需根據散熱器熱阻與風速關系曲線在零風速附近的熱阻值決定散熱器的負載能力。igbt模 2、水冷散熱器的水質應有一定要求,循環水的電阻率應不低于2.5K?cm,PH值在6-9之間。水冷散熱器在工作時應特別注意防漏水、防堵塞、防凝露。
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