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電力半導體器件用散熱器選用導則
更新時間:2015-01-27 04:56:56  閱讀量:2066次

一 散熱器選擇的基本原則

選用散熱器的依據

  選用散熱器的主依據是電力半導體器件的內熱阻(結殼熱阻與接觸熱阻之和)和耗散功率,其次是器件的最高工作結溫和冷卻介質溫度。

確定緊固力(力矩)原則

   緊固力(力矩)是使散熱器與器件組裝后具有良好的安裝力或安裝力矩。

   緊固力(力矩)是連接器件和散熱器的不可缺少的重要參數,正確確定和使用它,對保證器件長期穩定地工作和可靠性起著重要的作用。

   緊固力(力矩)是具有一定允差范圍的額定值,組裝時應嚴格遵守這個范圍。緊固力(力矩)由器件制造廠或器件標準給出,或根據緊固力(力矩)與有關參數的特性曲線確定。當器件廠未給出緊固力時,安器件管殼與散熱器接觸的面積,可采用1.3-1.6kN/cm2的緊固力。

   為了改善散熱器與器件的接觸,增加有效接觸面積,提高散熱效果,在散熱器和器件之間可涂一薄層導電導熱性物質,如硅脂。

散熱器的額定冷卻條件

   自冷散熱器:環境空氣溫度不高于40°C、空氣自然對流的風速不大于0.5m/s。

   風冷散熱器:進口空氣溫度不高于40°C,進口端風速為6m/s。

   水冷散熱器:進口水溫度不高于35°C,水流量為4L/min。

選用散熱器的一般原則

  首先應根據器件在電路中的穩、瞬態工作情況,并考慮一定的余量選擇器件參數,然后根據器件參數再選用所需的散熱器。

選用散熱器的綜合考慮

   選用散熱器應正確識別散熱器、絕緣件和緊固件的型號和意義,了解各系列散熱器的散熱能力范圍、冷卻方式、技術參數和結構特點。一種器件僅從熱阻參數看,可能有兩、三種散熱器均能滿足,但應結合冷卻、安裝、通用互換和經濟性綜合考慮選取一種最佳的散熱器。

二 選用散熱器的一般方法

   整機中器件的散熱器,應根據器件在整機中工作時的實際冷卻條件(冷卻介質溫度和流量)和穩、瞬態負載情況,適當考慮安全系數應有的余量,按穩態不超過最高工作結溫來選取。

1根據器件在電路中工作的電流波形和導通角,確定器件工作時的平均電流IAV,由AV計算出該電流的有效值IRMS。

RMS=F?AV ?。茷椴ㄐ蜗禂?。

2由IRMS或180°導通角IAV,并結合器件浪涌電流等器件參數的考慮,確定器件型號。

3由所器件的最大允許管殼溫度TC與主電流IAV的關系曲線,查得工作點IAV對應的TC值?;?/span>器件的有關參數按如下方法計算出TC值。

=Tjm-RjcAV

jm為器件的允許的最高工作結溫,一般整流管為150°C,普通晶閘管為125°C,快速晶閘管為115°C

jc為器件的結殼熱阻。

PAV為器件的耗散功率。其計算公式為:

PAV=0.785VTM?IAV  +  0.215VTO?IAV  

PAV=VTO?IAV1 + 2.47 rT?I2AV

VTM為器件的通態峰值壓降。

TO為器件門檻電壓。器件參數無標注時可?。赫鞴?span style="font-family:Verdana">0.8V,普通晶閘管1.0V,快速晶閘管1.2V。

 rT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,螺栓形器件可取1/3Rjc,平板形器件可取1/5 Rjc。

5由下式計算出散熱器的熱阻值 Rsa

    Rsa=Ta—TS/PAV

Ta為環境溫度,自冷或風冷為40°C,水冷為35°C。

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查散熱器數據表就可求得所選用的散熱器;不一致時,則必須查散熱器熱阻與冷卻介質(空氣或水)流速或流量的關系曲線求得。

 各系列散熱器使用中應注意事項

自冷散熱器安裝時,散熱器葉片應平行于垂直上、下的熱空自然對流方向。

  風冷散熱器安裝時,散熱器葉片應沿冷卻風氣流方向。若用于自冷,則必須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。

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2.5kW,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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