السيارات الصف IGBT وحدة الطاقة تكنولوجيا الركيزة تبديد الحرارة

السبب الرئيسي لفشل وحدة الطاقة GBT هو الإجهاد الحراري الناجم عن درجة الحرارة الزائدة.تعتبر الإدارة الحرارية الجيدة مهمة للغاية لاستقرار وموثوقية وحدة الطاقة IGBT.تعد وحدة التحكم في محرك السيارة ذات الطاقة الجديدة مكونًا نموذجيًا لكثافة الطاقة العالية ، ولا تزال كثافة الطاقة تتزايد مع تحسين متطلبات أداء مركبات الطاقة الجديدة.ستولد وحدة الطاقة IGBT الموجودة في وحدة التحكم في المحرك الكثير من الحرارة بسبب التشغيل طويل الأمد والتبديل المتكرر.مع ارتفاع درجة الحرارة ، سيزداد أيضًا احتمال فشل وحدة الطاقة IGBT بشكل كبير ، مما سيؤثر في النهاية على أداء خرج المحرك وموثوقية نظام قيادة السيارة..لذلك ، من أجل الحفاظ على التشغيل المستقر لوحدة الطاقة IGBT ، يلزم تصميم موثوق لتبديد الحرارة وقناة تبديد حرارة سلسة لتقليل الحرارة الداخلية للوحدة بسرعة وفعالية لتلبية متطلبات مؤشر موثوقية الوحدة.

1. وظيفة ونوع ركيزة تبديد الحرارة لوحدة IGBT

ركيزة تبديد الحرارة هي بنية وظيفة تبديد الحرارة الأساسية وقناة وحدة الطاقة IGBT ، وهي أيضًا مكون مهم ذو قيمة عالية نسبيًا في الوحدة.ميزات مثل مطابقة معامل التمدد الحراري والصلابة والمتانة الكافية.

1. الركيزة بالوعة الحرارة إبرة النحاس

تحتوي ركيزة تبديد الحرارة من نوع الدبوس النحاسي على هيكل ذو زعنفة ، مما يزيد بشكل كبير من مساحة سطح تبديد الحرارة ، مما يسمح لوحدة الطاقة بتشكيل هيكل تبريد مباشر بالزعنفة ، مما يحسن بشكل فعال أداء تبديد الحرارة للوحدة ، ويعزز تصغير وحدة أشباه الموصلات الكهربائية.نظرًا لأن وحدات أشباه موصلات الطاقة لوحدات التحكم في المحركات لمركبات الطاقة الجديدة لها متطلبات عالية لكفاءة تبديد الحرارة وتصغيرها ، فقد تم استخدامها على نطاق واسع في مجال مركبات الطاقة الجديدة.

يظهر تدفق العملية لركيزة تبديد الحرارة بالإبرة النحاسية في الشكل أعلاه.تشمل الخطوات الرئيسية للإنتاج: تصميم القالب ، التطوير والتصنيع ، التشكيل بالدقة الباردة ، تشكيل اللكم ، التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ، التنظيف ، التلدين ، السفع الرملي ، قوس الانحناء ، الطلاء الكهربائي ، رمز التتبع للحام / النقش المقاومة ، اختبار الفحص ، إلخ.

2. النحاس بالوعة الحرارة قاعدة مسطحة

ركيزة تبديد الحرارة النحاسية ذات القاع المسطح هي بنية تبديد حرارة شائعة لوحدات أشباه موصلات الطاقة في المجال التقليدي.وتتمثل مهمتها الرئيسية في نقل حرارة الوحدة إلى الخارج وتوفير الدعم الميكانيكي للوحدة.يستخدم هذا المنتج تقليديًا في التحكم الصناعي ومجالات أخرى ، ويستخدم حاليًا أيضًا في المجالات الناشئة مثل توليد الطاقة الجديدة وتخزين الطاقة.

يظهر تدفق العملية للركيزة النحاسية ذات القاع المسطح لتبديد الحرارة في الشكل أعلاه.تشمل خطوات الإنتاج الرئيسية: القص ، واللكم والقطع ، والتصنيع باستخدام الحاسب الآلي ، واللكم / تسطيح رئيسه ، والسفع الرملي ، والطلاء الكهربائي ، وقوس الانحناء ، وقناع اللحام ، واختبار الفحص ، إلخ.

2. طريقة تبديد الحرارة لوحدة الطاقة IGBT من فئة السيارات

في الوقت الحاضر ، تستخدم وحدات الطاقة IGBT من فئة السيارات عمومًا التبريد السائل لتبديد الحرارة ، وينقسم التبريد السائل إلى تبريد سائل غير مباشر وتبريد سائل مباشر.

1. التبريد السائل غير المباشر

يستخدم التبريد السائل غير المباشر ركيزة ذات قاع مسطح لتبديد الحرارة.يتم تطبيق طبقة من شحم السيليكون الموصّل للحرارة تحت الركيزة ، والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بلوحة التبريد السائل.يتم تمرير سائل التبريد عبر اللوح المبرد بالسائل.مسار تبديد الحرارة عبارة عن طبقة رقيقة من مادة DBC ذات قاعدة مسطحة ذات قاع مسطح لتبديد الحرارة من السيليكون الحراري ، سائل تبريد سائل شحم سائل.وهذا يعني أن الرقاقة هي مصدر الحرارة ، ويتم توصيل الحرارة بشكل أساسي إلى لوحة التبريد السائل من خلال الركيزة DBC ، وقاعدة تبديد الحرارة ذات القاع المسطح ، وشحم السيليكون الموصّل الحراري ، ثم تقوم لوحة التبريد السائل بتفريغ الحرارة من خلال التبريد السائل والحمل الحراري.

في التبريد السائل غير المباشر ، لا تتصل وحدة الطاقة IGBT مباشرة بسائل التبريد ، وكفاءة تبديد الحرارة ليست عالية ، مما يحد من كثافة الطاقة لوحدة الطاقة.

2. التبريد السائل المباشر

يستخدم التبريد السائل المباشر ركيزة تبديد حرارة من نوع الدبوس.تضيف ركيزة تبديد الحرارة الموجودة في الجزء السفلي من وحدة الطاقة بنية تبديد الحرارة ذات الزعانف الدبوسية ، والتي يمكن إضافتها مباشرةً بحلقة مانعة للتسرب لتبديد الحرارة من خلال المبرد.مسار تبديد الحرارة عبارة عن ركيزة تبديد الحرارة رقاقة - DBC - دبوس - مبرد ، لا حاجة لاستخدام الشحوم الحرارية.تجعل هذه الطريقة وحدة الطاقة IGBT تتصل مباشرة بسائل التبريد ، ويمكن تقليل المقاومة الحرارية الكلية للوحدة بحوالي 30٪ ، ويزيد هيكل زعنفة الدبوس بشكل كبير من مساحة سطح تبديد الحرارة ، وبالتالي تم تحسين كفاءة تبديد الحرارة بشكل كبير ، ويمكن أيضًا تصميم كثافة الطاقة لوحدة الطاقة IGBT بدرجة أعلى.