功率半导体模块的温控散热器设计方法

发布时间：2021-08-11 01:56

　　随着可再生能源不断开发,电力电子系统的运行条件愈发严苛,对功率半导体器件的可靠性提出了严峻的挑战,其中,严苛的环境温度及器件温度的快速变化是影响功率器件寿命的2个主要因素。因此,模拟环境温度对功率器件的影响是分析器件老化因素的关键步骤。由于传统模拟环境温度的方法昂贵且不能模拟温度的急剧变化,因此提出了一种功率半导体器件的温控散热器设计方法。该设计方法引入了基于PLECS的热仿真模型及基于占空比可变开关信号的温度控制算法,能够实现功率半导体器件环境温度的模拟。相较于传统方法（如温箱）,该方法能够实现更快的温度响应速度,且成本更低。搭建了实验样机,通过实验验证了该设计方法的有效性。 

【文章来源】：电源学报. 2020,18(01)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

功率半导体器件常用的热等效模型

基于以上分析，本文提出了一种基于温控散热器的功率半导体器件环境温度模拟系统，如图2所示。由式（1）可知，待模拟的环境温度可以通过一个补偿环节转换为对应的散热器温度，通过控制散热器温度拟合补偿环节转换后的环境温度，从而实现功率半导体器件环境温度的模拟。图中，温控散热器由散热器、加热冷却系统、温控系统及测温系统组成，为实现快速准确的温度拟合，温控散热器需满足以下要求：测温系统的精度应足够高，温控系统的控温速度应足够快，加热冷却系统的功率应足够大。2 温控散热器的设计原理

本文选取文献[14]中包含三相两电平逆变器的电机驱动系统作为待测的电力电子系统，仿真结果显示待测系统的功率损耗为223.5 W。通过调整Rth(c-h）参数可以确定，为避免功率半导体的结温超过其最大结温（175℃），散热器到环境热阻Rth(c-h）应小于0.197℃/W。2.2 测温系统


本文编号：3335212