Повна версія

Головна arrow Техніка arrow ЕЛЕКТРОННІ АПАРАТИ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ОХОЛОДЖЕННЯ СИЛОВИХ ЕЛЕКТРОННИХ КЛЮЧІВ

Відведення тепла здійснюється в загальному випадку трьома шляхами: теплопередачей, конвекцією і випромінюванням. У схемі заміщення на рис. 2.14 теплові опори Rj_ c і R c _ s відповідають процесам теплопередачі від кристала до корпусу приладу і від нього до охолоджувача. Опір Rj з визначається конструкцією приладу і не може змінюватися в цілях підвищення ефективності охолодження при його використанні. Опір R c _ sпредставляє тепловий контакт між корпусом приладу і охолоджувачем. Зазвичай корпус силового приладу (або частина його), як і охолоджувач, виконаний з металу, що є хорошим теплопровідності ніком. Тому тепловий контакт між ними буде в значній мірі визначатися щільністю зіткнення цих металів. Надійний контакт забезпечується усуненням шорсткості поверхонь і збільшенням притискного зусилля, прикладеного до них. Обробка спеціальними мастилами з високою теплопровідністю, наприклад силіконовим вазеліном, покращує тепловий контакт поверхонь. Проблема забезпечення низького теплового опору часто ускладнюється необхідністю одночасного створення гарної електроізоляції між корпусом приладу і охолоджувачем. З цією метою використовуються спеціальні матеріми, що володіють як гарну теплопровідність, так і високими електроізоляційними властивостями, наприклад слюда, оксид алюмінію, оксид берилію і ін. В табл. 2.1 наведені значення теплових опорів корпус - охолоджувач при наявності мастила і без неї для типових корпусів напівпровідникових приладів [6].

Таблиця 2.1

Значення контактних теплових опорів корпус - охолоджувач

Тип корпусу

Тип ізолюючої прокладки

Тепловий опір корпус - охолоджувач Rc-s, ° с / Вт

З силіконовою змазкою

Без силіконової змазки

ТО-3

Без ізолюючої прокладки Слюда (50-100 мкм) Пластик (50 мкм)

  • 0,1
  • 0,5-0,7 0,7-0,8
  • 0,3
  • 1,2-1,5 1,25-1,45

ТО-66

Без ізолюючої прокладки Слюда (50-100 мкм) Пластик (50-100 мкм)

0,15-0,2 0,6-0,8 0,6-0,8

0,4-0,5 1,5-2 1,2-1,4

ТО-220АВ

Без ізолюючої прокладки Слюда (50-100 мкм)

0,3-0,5 2-2,5

  • 1,5-2
  • 4-6

ТО-220

Без ізолюючої прокладки Слюда (50-100 мкм) Пластик (50 мкм)

  • 0,3-0,55
  • 3-5
  • 3-5
  • 1.5- 2 4-6
  • 4.5- 6

TO-3P (L)

Без ізолюючої прокладки Слюда (50-100 мкм)

0,1-0,2 0,5-0,7

0,4-1 1,2-1,5

Охолоджувачі мають різне конструктивне виконання, яке залежить від багатьох чинників, і в першу чергу від способу відводу від них тепла. Найбільш поширеним способом охолодження є конвекція - природне повітряне охолодження. Охолоджувачі в цьому випадку повинні володіти площею, з поверхні якої передається тепло в навколишнє середовище потоком повітря, який виникає під впливом різниці щільності холодного і теплого (у поверхні охолоджувача) повітря. Одночасно тут має місце теплопередача шляхом теплового випромінювання. Для підвищення ефективності останньої охолоджувачі зазвичай піддаються «чорніння» і мають темну поверхню. Для збільшення загальної площі тепловіддачі використовують охолоджувачі спеціальних конструкцій, наприклад ребристі. Як матеріали для виготовлення охолоджувачів використовуються алюміній і його сплави, що відрізняються високою теплопровідністю.

Найпростішими охолоджувачами для відводу малих втрат потужності (одиниці ватів) можуть служити звичайні металеві пластини, на яких монтується прилад. Охолоджувачі у вигляді металевих пластин в поєднанні з теплопроводящей і одночасно електроізолюючими прокладкою широко використовуються як в конструкціях окремих напівпровідникових елементів, так і силових інтегральних модулях. Для кріплення приладу до пластини охолоджувача може використовуватися гвинтове або пружинне з'єднання за допомогою притискної скоби.

З метою підвищення ефективності тепловіддачі охолоджувачі доцільно конструктивно об'єднувати з корпусом апарату таким чином, щоб конвективний обмін здійснювався безпосередньо з повітрям навколишнього середовища, що має більш низьку температуру, ніж повітряне середовище всередині апарату. Однак це не завжди вдається. Тому іноді буває більш раціональним застосування примусового повітряного охолодження. Для посилення швидкості конвекції застосовують вентилятори, які забезпечують виведення нагрітих шарів повітря з конструкції апарату в навколишнє середовище. Це дозволяє істотно підвищити ефективність охолодження не тільки електронних ключів, а й інших силових компонентів пристрою - трансформаторів, конденсаторів, резисторів і ін., Що дає можливість поліпшення масогабаритних показників силового електронного апарату.

У силових електронних пристроях з високими втратами потужності в напівпровідникових приладах, наприклад в діодах або тиристорах при прямих токах понад 1000 А, примусового повітряного відведення тепла може виявитися недостатнім. У подібних випадках використовують рідинне охолодження. Цей вид охолодження більш ефективний у порівнянні з повітряним, так як рідини мають велику теплоємність і кращу теплопровідність, ніж повітря. Як рідин використовується вода або масло. Зазвичай водяне охолодження здійснюється проточним чином, коли вода надходить з водопроводу, піддається деионизации, а потім, протікаючи через охолоджувач, направляється в стічну систему. В окремих випадках використовується рециркуляція води з метою зниження її витрати. Найбільш ефективним є охолодження за допомогою теплових випарних трубок, внутрішні стінки яких покриті пористим просоченим рідиною матеріалом і в яких підтримується знижений тиск, що сприяє випаровуванню рідини під впливом теплоти, що підводиться від напівпровідникового приладу.

 
<<   ЗМІСТ   >>