Как выбрать подходящую ширину для прокладки радиатора IGBT?

Когда дело доходит до прокладки радиатора IGBT (биполярного транзистора с изолированным затвором), выбор подходящей ширины является критически важным решением, которое может существенно повлиять на производительность и надежность электронной системы. Как надежный поставщик маршрутизации теплоотвода IGBT, я понимаю важность этого выбора и здесь, чтобы поделиться некоторыми идеями о том, как принять правильное решение.

Понимание основ прокладки радиатора IGBT

Прежде чем углубляться в процесс выбора ширины, важно понять основы прокладки радиатора IGBT. IGBT — это силовые полупроводниковые устройства, которые широко используются в различных приложениях, включая приводы двигателей, источники питания и системы возобновляемых источников энергии. Во время работы IGBT выделяют тепло, и если это тепло не рассеивается эффективно, это может привести к снижению производительности, увеличению энергопотребления и даже выходу устройства из строя.

Радиатор — это пассивное охлаждающее устройство, которое используется для передачи тепла от IGBT в окружающую среду. Маршрутизация радиатора относится к пути, по которому тепло передается от IGBT к радиатору. Ширина трассы играет решающую роль в определении эффективности теплопередачи.

Факторы, которые следует учитывать при выборе ширины

При выборе подходящей ширины для прокладки теплоотвода IGBT необходимо учитывать несколько факторов. Эти факторы включают в себя:

1. Требования к отводу тепла

Основная функция прокладки радиатора — отвод тепла от IGBT. Поэтому первым шагом при выборе ширины является определение требований к рассеиванию тепла IGBT. Это можно рассчитать на основе номинальной мощности IGBT, рабочей температуры и температуры окружающей среды.

Чем выше требования к рассеиванию тепла, тем шире должна быть прокладка, чтобы обеспечить эффективную теплопередачу. Например, в приложениях с высокой мощностью, где IGBT выделяет значительное количество тепла, может потребоваться более широкая ширина трассы для предотвращения перегрева.

2. Допустимая нагрузка по электрическому току.

Помимо рассеивания тепла, ширина трассы также должна обеспечивать передачу электрического тока, проходящего через IGBT. Допустимая нагрузка по электрическому току трассы определяется площадью ее поперечного сечения. Более широкая трасса имеет большую площадь поперечного сечения, что означает, что она может пропускать больший ток без чрезмерного падения напряжения.

При выборе ширины важно учитывать максимальный электрический ток, который IGBT будет проводить во время работы. Если ширина трассы слишком узкая, это может привести к увеличению сопротивления, что может привести к потерям мощности и перегреву.

3. Ограничения компоновки печатной платы

Расположение печатной платы (PCB) также играет роль в определении ширины трассы теплоотвода IGBT. В некоторых случаях доступное пространство на печатной плате может быть ограничено, что может ограничить ширину трассировки.

При проектировании разводки печатной платы важно оптимизировать ширину разводки, чтобы обеспечить эффективную теплопередачу, а также учитывать ограничения по пространству. Это может включать использование комбинации более широких и более узких сегментов маршрутизации, чтобы сбалансировать требования к рассеиванию тепла и передаче электрического тока.

4. Термическое сопротивление

Термическое сопротивление — это мера того, насколько хорошо материал сопротивляется потоку тепла. Термическое сопротивление материала трассы и интерфейса между IGBT и радиатором может повлиять на эффективность теплопередачи.

Более низкое тепловое сопротивление означает, что тепло легче передается от IGBT к радиатору. При выборе ширины важно учитывать термическое сопротивление материала трассировки и интерфейса, чтобы обеспечить эффективное рассеивание тепла.

Расчет соответствующей ширины

После того как факторы, упомянутые выше, были учтены, следующим шагом будет расчет соответствующей ширины трассы теплоотвода IGBT. Существует несколько методов расчета ширины, в том числе:

1. Использование отраслевых стандартов и рекомендаций

Многие отраслевые стандарты и рекомендации содержат рекомендации по соответствующей ширине прокладки радиатора IGBT в зависимости от номинальной мощности IGBT и требований применения. Эти стандарты могут стать полезной отправной точкой для определения ширины.

Например, стандарт IPC-2221 содержит рекомендации по минимальной ширине медных дорожек на печатной плате с учетом допустимой токовой нагрузки и допустимого падения напряжения. Обращаясь к этим стандартам, вы можете убедиться, что ширина трассы соответствует отраслевым требованиям.

2. Проведение теплового моделирования

Тепловое моделирование является мощным инструментом для прогнозирования характеристик теплопередачи при прокладке радиатора IGBT. С помощью специализированного программного обеспечения можно смоделировать процесс теплопередачи и проанализировать распределение температуры в трассе.

Тепловое моделирование может помочь оптимизировать ширину трассировки, чтобы обеспечить эффективную теплопередачу и предотвратить перегрев. Вы также можете использовать моделирование для оценки влияния различных факторов, таких как материал трассировки, интерфейс между IGBT и радиатором и температура окружающей среды, на эффективность теплопередачи.

3. Проведение экспериментального тестирования

Помимо использования отраслевых стандартов и проведения теплового моделирования, можно также использовать экспериментальные испытания для определения подходящей ширины трассы теплоотвода IGBT. Создавая прототипы и испытывая их в реальных условиях, вы можете измерить эффективность теплопередачи и допустимую нагрузку по электрическому току трассы.

Экспериментальное тестирование может дать ценную информацию о фактической производительности трассировки и помочь вам внести необходимые изменения в ширину. Это также может помочь вам проверить результаты, полученные в результате теплового моделирования, и убедиться, что трассировка соответствует требованиям приложения.

Примеры подходящей ширины

Чтобы дать вам лучшее представление о подходящей ширине для прокладки радиатора IGBT, вот несколько примеров, основанных на различных приложениях:

1. Приложения с низким энергопотреблением

В приложениях с низким энергопотреблением, где IGBT генерирует менее 100 Вт тепла, ширины трассы 1–2 мм может быть достаточно. Такая ширина может обеспечить адекватное рассеивание тепла и пропускную способность электрического тока, а также подходит для ограничений компоновки печатной платы.

2. Приложения средней мощности

Для приложений средней мощности, где IGBT генерирует от 100 до 500 Вт тепла, может потребоваться ширина трассы 2–5 мм. Эта более широкая ширина может обеспечить эффективную передачу тепла и предотвратить перегрев в этих приложениях.

3. Приложения высокой мощности

В приложениях с высокой мощностью, где IGBT генерирует более 500 Вт тепла, может потребоваться ширина трассы 5 мм или более. Эта более широкая ширина позволяет удовлетворить высокие требования к рассеиванию тепла и большие электрические токи, связанные с этими приложениями.

Заключение

Выбор подходящей ширины для прокладки радиатора IGBT является важным решением, которое требует тщательного рассмотрения нескольких факторов, включая требования к рассеиванию тепла, пропускную способность электрического тока, ограничения компоновки печатной платы и тепловое сопротивление. Используя отраслевые стандарты, проводя тепловое моделирование и проводя экспериментальные испытания, вы можете определить оптимальную ширину для вашего приложения.

Являясь ведущим поставщиком прокладок для теплоотвода IGBT, мы обладаем знаниями и опытом, которые помогут вам выбрать правильную ширину для прокладки теплоотвода IGBT. Мы предлагаем широкий спектр высококачественных решений для прокладки радиаторов, которые разработаны с учетом конкретных требований вашего приложения.

Если вы хотите узнать больше о наших продуктах для трассировки радиатора IGBT или у вас есть какие-либо вопросы о выборе подходящей ширины, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам. Мы с нетерпением ждем возможности сотрудничать с вами, чтобы предоставить лучшие решения по прокладке радиаторов, отвечающие вашим потребностям.

Дополнительные ресурсы

• Системы светодиодного освещения с охлаждением радиатора
• Корпус комплекта Raspberry Pi 4 с вентилятором, охлаждающим вентилятором и радиатором
• Алюминиевый радиатор для встроенного стекового ребра процессора Intel

Ссылки

• IPC-2221, Общий стандарт проектирования печатных плат
• Справочник по терморегулированию для силовой электроники, ASME Press