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散熱器|影響igbt模塊散熱的因素有哪些？如何降低熱阻？

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散熱器|影響igbt模塊散熱的因素有哪些？如何降低熱阻？

如果igbt模塊功率一定且igbt結殼之間的熱阻一定時 ， igbt殼與散熱器的熱阻與散熱器材料和接觸程度兩個方面有關 ， 但此處熱阻較小 ， 因此散熱器的材料及接觸程度的改變對整個散熱過程影響較小 。
igbt模塊散熱的過程依次為igbt在結上發生功率損耗；結上的溫度傳導到igbt模塊殼上；igbt模塊上的熱傳導散熱器上；散熱器上的熱傳導到空氣中 。
換言之主要影響其散熱的有兩方面因素 ， 一是總的損耗 ， 二是散熱器熱阻 。 但是往往鑒于輸出功率及實際工況的限制 ， igbt的總功率損耗是不可改變的 ， 所以需要考慮的就是如何改變散熱器到空氣或其他介質之間熱阻的問題 ， 接下來小編針對性地進行以下簡明扼要介紹 。
【散熱器|影響igbt模塊散熱的因素有哪些？如何降低熱阻？】功率器件的耗散功率所產生的溫升需由散熱器來降低 ， 通過散熱器增加功率器件的導熱和輻射面積、擴張熱流以及緩沖導熱過渡過程 ， 直接傳導或借助于導熱介質將熱量傳遞到冷卻介質中 ， 如空氣、水或水的混合液等 。

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目前常用到的冷卻方式為強制空氣冷卻、循環水冷卻、熱管散熱器冷卻等 。
1、空氣自然散熱
空氣自然散熱是指不使用任何外部輔助能量 ， 實現局部發熱器件向周圍環境散熱達到溫度控制的目的 。
通常包含導熱、對流和輻射 ， 適用于對溫度控制要求不高、器件發熱的熱流密度不大的低功耗器件和部件 ， 以及密封或密集組裝的器件不宜或不需要采用其他冷卻技術的情況 。
這種散熱器效率很低 ， 不適合用于大功率器件中 。 由于它結構簡單、無噪音、免維護 ， 特別是沒有運動部件 ， 因此可靠性高 。
2、強制空氣冷卻
強制對流風冷散熱的特點是散熱效率高 ， 其傳熱系數是自冷式散熱效率的2-5倍 。
強制對流風冷散熱分為兩部分：翼片散熱片和風扇 。 熱源直接接觸的翅片散熱器 ， 其作用是將熱源發出的熱量引出 ， 風扇用來給散熱器強制對流冷卻降溫 ， 從而強制空氣冷卻且主要與散熱器材料、結構、翼片有關 。 風速越大 ， 散熱器熱阻越小 ， 但流動阻力越大 ， 因此應適當提高風速來降低熱阻 ， 風速超過一定值后再提高風速對熱阻的影響就非常小了 。
散熱器材料質量特性對散熱效率有顯著影響 。 紫銅導熱系數相當于工業純鋁的2倍 ， 在相同散熱效率下 ， 紫銅散熱器的體積為鋁質散熱器的1/3一1/2 。 由于銅的比重大 ， 價格高 ， 一般較少應用 。
風冷散熱結構簡單 ， 價格低廉 ， 安全可靠 ， 技術成熟 ， 但不能將溫度降至室溫以下 。 因需配備風機 ， 因而噪聲大 ， 容易吸入灰塵 ， 可靠性相對降低 ， 有一定維護量且風扇壽命受時間限制 。
3、液態冷卻方式
相比較于氣體冷卻 ， 液態冷卻將導熱系數顯著提高 。 對于功率密度大的電力電子裝置而言 ， 液體冷卻是個很好的選擇 。 液體冷卻系統利用循環泵來保證冷卻液在熱源和冷源之間循環來交換熱量 。
水冷式散熱器的散熱效率極高 ， 等于空氣自然冷卻換熱系數的100-300倍 。 以水冷式散熱器代替風冷式散熱器 ， 可大大提高器件的容量 。 但是 ， 由于普通水的絕緣性較差 ， 水中存在的雜質離子會在高電壓下導致電腐蝕和漏電現象 ， 只有在低電壓 ， 才可以采用普通水冷卻 。
為使上述水冷系統應用于高壓大功率電力電子領域 ， 必須解決冷卻水的純度和長期運行時系統的可靠性及腐蝕兩大問題 ， 除此之外 ， 水冷卻方式需要有水循環與處理設備且設備復雜 。

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