IGBT模块的水冷散热技术

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发布时间: 2019-08-01 15:27
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IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

IGBT是能源变换与传输的核心器件,俗称电力电子装置的“CPU”,作为国家战略性新兴产业,在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。

一般情况下流过IGBT模块的电流较大,开关频率较高,导致IGBT模块器件的损耗也比较大,使得器件的温度过高,而IGBT模块散热不好会造成损坏影响整机的工作运行。IGBT过热的原因可能是驱动波形不好或电流过大或开关频率太高,也可能由于散热状况不良。

温度过高,模块的工作效率会下降,进而影响整个工作进度。特别是那些需要连续工作的设备,对于IGBT模块的依赖更大,需要有好的散热系统来做保障。说起散热方式,最常用的有被动式鳍片散热,风冷散热,这些散热方式,成本较低,使用方便应用比较广泛。但是也有很多的制约因素,热量的堆积较多无法及时散出去,散热效果很快达到瓶颈,这种情况下IGBT模块面临很大困境。

在这种情况下,新的散热方式必然要取代传统的散热模式。而水冷散热做为发展较快的方式,近些年来在散热领域表现突出。水冷散热利用了液体的比热容大于空气的特点,来快速充分的吸收热量,经过循环系统达到散热冷排,把热量散发出去,再重新回到水路系统。一直循环往复的过程,来不断散热,如果遇到峰值热量,也可以更从容的应对。随着水冷散热技术的进步和不断完善,如今的水冷散热更加安全耐用,成本也随之下降。虽然安装和维护方面有些许不便,但是从长远角度来看,水冷散热技术值得投入使用。

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