Медна-алюмініевы радыятар для магутнага IGBT астуджэння

Высокамагутныя IGBT-модулі шырока выкарыстоўваюцца ў сілавой электроніцы, сістэмах аднаўляльных крыніц энергіі, прамысловых прывадах, цягавых сістэмах, абсталяванні для назапашвання энергіі і прыладах пераўтварэння энергіі высокага напружання. Падчас працы IGBT-модулі выпрацоўваюць вялікую колькасць цяпла. Калі гэта цяпло не адводзіцца эфектыўна, тэмпература пераходу можа хутка павысіцца, што прывядзе да зніжэння эфектыўнасці, цеплавога напружання, зніжэння магутнасці або нават выхаду модуля з ладу.

Для многіх магутных прылад часта разглядаецца выкарыстанне цеплавых трубак для астуджэння, бо яны могуць эфектыўна перадаваць цяпло на пэўную адлегласць. Аднак у суровых умовах, такіх як надвор'е, высокая вільготнасць, высакагор'е і нізкая тэмпература, рашэнні для астуджэння на аснове цеплавых трубак могуць сутыкнуцца з рызыкамі для надзейнасці. Рабочая вадкасць цеплавых трубак можа замярзаць у надзвычай халодных умовах, а герметычная канструкцыя трубкі можа пацярпець ад уцечкі або доўгатэрміновага пагаршэння прадукцыйнасці.

Каб вырашыць гэтыя праблемы, кампанія Kingka распрацавала медна-алюмініевы паяны радыятар на аснове меднай асновы, алюмініевых рэбраў з скошанымі пласцінамі і тэхналогіі высокатэмпературнага злучэння прыпоем. Гэтая канструкцыя дазваляе пазбегнуць выкарыстання цеплавых трубак і абапіраецца на цвёрдацельную цеплаправоднасць праз медныя і алюмініевыя матэрыялы, прапаноўваючы больш стабільнае і надзейнае рашэнне для астуджэння IGBT-транзістораў у цяжкіх умовах працы.

Чаму магутнае астуджэнне IGBT з'яўляецца крытычнай праблемай праектавання

IGBT-модулі з'яўляюцца асноўнымі кампанентамі харчавання ў многіх электрычных сістэмах. Яны пераключаюць высокае напружанне і вялікі ток, што азначае, што падчас працы яны выпрацоўваюць значную колькасць цяпла. Калі цяпло не можа быць адведзена ад модуля дастаткова хутка, тэмпература прылады павышаецца, што ўплывае як на прадукцыйнасць, так і на тэрмін службы.

У рэальных умовах прымянення IGBT-кіраванне тэмпературай — гэта не толькі зніжэнне тэмпературы. Кліентаў звычайна хвалюе некалькі больш глыбокіх праблем:

• як паменшыць лакальныя гарачыя кропкі пад модулем IGBT

• як палепшыць размеркаванне цяпла па падставе радыятара

• як падтрымліваць стабільную працу астуджэння на вуліцы

• як пазбегнуць уцечак, замярзання і рызык, звязаных з тэхнічным абслугоўваннем

• як знайсці баланс паміж магутнасцю астуджэння, надзейнасцю канструкцыі, вагой і коштам

• як пабудаваць індывідуальны радыятар, які адпавядае рэальнай прасторы ўстаноўкі

Па гэтай прычыне стандартнага алюмініевага радыятара часта недастаткова для магутных IGBT-транзістараў. Патрабуецца больш надзейная канструкцыя радыятара, вырабленая па індывідуальнай замове.

распаўсюджаныя праблемы цеплавых трубчастых радыятараў у суровых умовах

Радыятары з цеплавымі трубкамі могуць быць эфектыўнымі ў многіх кантраляваных асяроддзях. Аднак для прымянення на адкрытым паветры і ў экстрэмальных умовах яны могуць ствараць тэхнічныя рызыкі, якія нельга ігнараваць.

1. рызыка замярзання ў умовах нізкай тэмпературы

Цеплавая трубка ўтрымлівае рабочую вадкасць унутры герметычнай трубкі. У асяроддзі з нізкімі тэмпературамі гэтая ўнутраная вадкасць можа замерзнуць. Пасля замярзання аб'ём вадкасці можа пашырыцца і пашкодзіць унутраную структуру цеплавой трубкі. У цяжкіх выпадках труба можа трэснуць, што прывядзе да парушэння ўсёй функцыі цеплаперадачы.

Для магутных IGBT-сістэм, якія выкарыстоўваюцца ў халодных рэгіёнах, на адкрытых электрастанцыях, на абсталяванні, размешчанам на вялікай вышыні, або ў зімовых умовах эксплуатацыі, гэта з'яўляецца сур'ёзнай праблемай надзейнасці.

2. рызыка ўцечкі і пашкоджання герметычнасці

Цеплавая трубка залежыць ад герметычнай канструкцыі. Калі ўшчыльняльная зона старэе, трэскаецца або разбураецца пад уздзеяннем працяглай вібрацыі, вільготнасці, цыклічных перападаў тэмператур або механічных нагрузак, унутраная рабочая вадкасць можа ўцечкаваць. Пасля ўцечкі цеплавая трубка губляе сваю цеплаперадачу.

Што тычыцца астуджэння сілавой электронікі, гэты тып паломкі можа быць няпроста выявіць на ранняй стадыі, але ён можа непасрэдна паўплываць на бяспеку і надзейнасць усёй сістэмы.

3. зніжэнне прадукцыйнасці пры працяглым выкарыстанні

Характарыстыкі цеплаперадачы цеплавой трубкі залежаць ад унутранай цыркуляцыі рабочага цела, структуры кнота і змены фазы пара-вадкасць. У цяжкіх умовах працы працяглыя тэрмічныя цыклы і механічныя нагрузкі могуць знізіць стабільнасць прадукцыйнасці.

Вось чаму для некаторых праектаў астуджэння з выкарыстаннем IGBT-транзістораў у складаных умовах больш надзейным выбарам можа быць цвёрды цеплаправодны радыятар без унутранай рабочай вадкасці.

канцэпцыя дызайну медна-алюмініевага прыпаянага радыятара

Медна-алюмініевы цеплаадвод прызначаны для вырашэння праблем надзейнасці сістэм астуджэння на аснове цеплавых трубак. Замест унутранай цыркуляцыі вадкасці ў цеплаадводзе выкарыстоўваецца медная асноўная пласціна для размеркавання цяпла і алюмініевыя рэбры для рассейвання цяпла.

Медная асноўная пласціна хутка паглынае і распаўсюджвае цяпло ад IGBT-модуля, а алюмініевая рэбравая канструкцыя павялічвае плошчу цеплааддачы і перадае цяпло навакольнаму паветру.

гэтая канструкцыя спалучае ў сабе перавагі медзі і алюмінію:

• медзь забяспечвае выдатную цеплаправоднасць і рассейванне цяпла

• алюміній забяспечвае лёгкую канструкцыю і вялікую плошчу рассейвання цяпла

• прыпой паляпшае кантакт паміж меддзю і алюмініем

• адсутнасць цеплавой трубкі азначае адсутнасць замярзання, уцечак і больш высокую экалагічную надзейнасць

Гэтая канструкцыя асабліва падыходзіць для магутнага астуджэння IGBT-транзістораў, астуджэння сілавой электронікі для вонкавых патрэб і індывідуальных рашэнняў па кіраванні тэмпературай, якія выкарыстоўваюцца ў суровых умовах.

параметры структуры ядра медна-алюмініевага радыятара

Структура радыятара распрацавана па прынцыпе «распаўсюджванне цяпла + эфектыўнае цеплааддаванне». Медная асноўная пласціна адводзіць канцэнтраванае цяпло ад модуля IGBT, а алюмініевыя рэбры павялічваюць эфектыўную плошчу астуджэння.

асноўныя структурныя параметры

Гэта спалучэнне параметраў падыходзіць для вялікага памеру алюмініевага радыятара на заказ, медна-алюмініевага радыятара і радыятара для астуджэння на базе IGBT, якія патрабуюць стабільных цеплавых характарыстык і высокай адаптыўнасці да навакольнага асяроддзя.

Чаму выкарыстоўваць медную аснову таўшчынёй 5 мм?

Ніжняя паверхня IGBT-модуля часта генеруе канцэнтраванае цяпло. Калі гэта цяпло перадаецца непасрэдна на алюмініевы радыятар, могуць узнікнуць лакальныя перапады тэмператур, паколькі алюміній мае меншую цеплаправоднасць, чым медзь.

Медная асноўная пласціна таўшчынёй 5 мм дапамагае вырашыць гэтую праблему, больш раўнамерна размеркаваўшы цяпло, перш чым яно трапіць у алюмініевую канструкцыю рэбраў. Гэта зніжае рызыку лакальнага перагрэву і паляпшае стабільнасць працы IGBT-модуля.

Медная базавая пласціна мае некалькі пераваг:

• лепшае размеркаванне цяпла пад модулем IGBT

• меншая розніца тэмператур на аснове радыятара

• паменшаныя лакальныя гарачыя кропкі

• палепшаныя кантактныя цеплавыя характарыстыкі

• лепшая абарона для магутных паўправадніковых прылад

Для высокамагутных прылад медная асноўная пласціна з'яўляецца не толькі цеплаправодным пластом. Гэта таксама ключавая частка, якая паляпшае аднастайнасць тэмпературы і надзейнасць модуля.

канструкцыя з алюмініевымі рэбрамі для рассейвання цяпла на вялікай плошчы

Алюмініевая секцыя рэбраў прызначана для адводу цяпла ў навакольнае асяроддзе. У гэтым рашэнні даўжыня рэбраў дасягае 850 мм, вышыня — 100 мм, а таўшчыня рэбраў — 1,5 мм. Гэтая вялікая канструкцыя рэбраў забяспечвае шырокую плошчу рассейвання цяпла, што робіць яе прыдатнай для магутных цеплавых нагрузак.

Алюміній абраны таму, што ён прапануе добры баланс паміж цеплавымі характарыстыкамі, вагой, коштам і тэхналагічнасцю. У параўнанні з цалкам медным радыятарам, медна-алюмініевая кампазітная канструкцыя можа знізіць агульную вагу, захоўваючы пры гэтым высокую эфектыўнасць цеплааддачы ў зоне крыніцы цяпла.

Для гэтага тыпу радыятара з скошанымі рэбрамі геаметрыя рэбраў важная, бо яна непасрэдна ўплывае на цеплавое супраціўленне паветранага боку. Вышыня рэбраў, адлегласць паміж рэбрамі, таўшчыня рэбраў і кірунак паветранага патоку павінны быць аптымізаваны ў адпаведнасці з фактычнымі ўмовамі працы.

перавагі алюмініевай канструкцыі з рэбрамі

Гэта робіць рашэнне прыдатным для радыятараў сілавой электронікі, радыятараў IGBT-модуляў, прамысловых сістэм астуджэння і іншых магутных прымяненняў цеплавога кіравання.

злучэнне мяжы медзі і алюмінію з дапамогай паяльнай пасты пры тэмпературы 230°C

Памежная паверхня паміж меддзю і алюмініем з'яўляецца адной з найважнейшых частак усяго радыятара. Нават калі абодва матэрыялы маюць добрую цеплаправоднасць, дрэннае злучэнне паміж паверхнямі можа стварыць высокае кантактнае цеплавое супраціўленне і знізіць агульны эфект астуджэння.

Для паляпшэння якасці інтэрфейсу ў гэтым радыятары выкарыстоўваецца высокатэмпературная паяльная паста 230°C у спалучэнні з працэсам трафарэтнага друку. Паяльная паста раўнамерна наносіцца на зону злучэння праз спецыяльны сталёвы трафарэт. Пасля дакладнага выраўноўвання і кантраляванага нагрэву прыпой плавіцца і ўтварае трывалае цеплавое і механічнае злучэнне паміж меднай асновай і алюмініевай канструкцыяй.

ключавыя этапы працэсу

Дзякуючы гэтаму працэсу, мяжа медна-алюмініевага інтэрфейсу можа дасягнуць цеснага кантакту і меншага цеплавога супраціўлення, што неабходна для магутнага астуджэння IGBT-транзістараў.

чаму трафарэтны друк важны пры паянні

Для вялікага медна-алюмініевага радыятара паяльную пасту нельга наносіць выпадковым чынам. Калі пласт прыпою занадта тонкі, некаторыя ўчасткі могуць не злучыцца належным чынам. Калі пласт прыпою занадта тоўсты, гэта можа павялічыць цеплавое супраціўленне або прывесці да нераўнамернага злучэння.

Трафарэтны друк дапамагае вырашыць гэтую праблему, кантралюючы таўшчыню і размеркаванне паяльнай пасты. Гэта паляпшае кансістэнцыю, паўтаральнасць і эфектыўнасць вытворчасці.

перавагі трафарэтнага друку ўключаюць:

• больш раўнамерная таўшчыня паяльнай пасты

• лепшы кантроль зоны склейвання

• зніжаная рызыка лакальных пустэч

• палепшаная якасць кантакту медзь-алюміній

• лепшая паўтаральнасць працэсу для серыйнай вытворчасці

• больш стабільныя цеплавыя характарыстыкі

Для вытворцы радыятараў на заказ стабільнасць працэсу гэтак жа важная, як і выбар матэрыялу. Добрая канструкцыя павінна быць тэхналагічнай, паўтаральнай і надзейнай у рэальных умовах працы.

медна-алюмініевы радыятар супраць цеплавой трубкі

Для астуджэння IGBT-транзістораў у жорсткіх умовах прыпаяны медна-алюмініевы радыятар мае шэраг пераваг у параўнанні з традыцыйным цеплавым трубчатым радыятарам.

Гэта не азначае, што цеплавыя трубкі-радыятары бескарысныя. У многіх выпадках цеплавыя трубкі застаюцца надзейным рашэннем. Аднак, калі асноўнай праблемай кліента з'яўляецца замярзанне, уцечка і доўгатэрміновая надзейнасць у суровых умовах, больш прыдатным можа быць медна-алюмініевы радыятар.

перавагі прымянення ў суровых умовах

Гэты медна-алюмініевы кампазітны радыятар прызначаны для прымянення, дзе надзейнасць важнейшая за кароткатэрміновую цеплавую прадукцыйнасць.

1. адсутнасць рызыкі паломкі цеплавой трубкі

Паколькі радыятар не выкарыстоўвае цеплавыя трубкі, ён не залежыць ад унутранай рабочай вадкасці, цыркуляцыі пары або герметычных трубных канструкцый. Гэта выключае рызыку ўцечкі вадкасці, расколін у трубах і старэння цеплавых трубак.

Для IGBT-сістэм, якія павінны працаваць бесперапынна, гэта вялікая перавага.

2. адсутнасць праблем з замярзаннем пры нізкіх тэмпературах

У халодных рэгіёнах або пры выкарыстанні на адкрытым паветры рабочая вадкасць цеплавой трубкі можа замерзнуць і пашкодзіць трубу. Медна-алюмініевы радыятар выкарыстоўвае цвёрдацельную праводнасць, таму на яго не ўплывае замярзанне ўнутранай вадкасці.

гэта робіць яго прыдатным для:

• вышыннае энергаабсталяванне

• вонкавыя электрычныя шафы

• ветраэнергетычныя сістэмы

• сістэмы назапашвання энергіі

• чыгуначныя і цягавыя электрасістэмы

• прамысловае абсталяванне ў халодных рэгіёнах

• жорсткае астуджэнне сілавой электронікі на адкрытым паветры

3. лепшае размеркаванне цяпла пад модулем IGBT

5-міліметровая медная асноўная пласціна дапамагае больш раўнамерна размеркаваць цяпло па аснове радыятара. Гэта зніжае канцэнтрацыю тэмпературы на ніжняй паверхні IGBT і дапамагае павысіць надзейнасць модуля.

4. большая структурная надзейнасць

Паяная медна-алюмініевая канструкцыя механічна ўстойлівая. Яна пазбягае далікатнай герметычнай канструкцыі цеплавых трубак і лепш падыходзіць для вібрацыі, вільготнасці, цыклічных перападаў тэмператур і эксплуатацыі на адкрытым паветры.

5. падыходзіць для вытворчасці па індывідуальных заказах

Працэс друку трафарэтаў з дапамогай паяльнай пасты кантралюемы і паўтаральны. Яго можна адаптаваць да розных памераў радыятараў, плошчаў злучэння, структур рэбраў і цеплавых патрабаванняў заказчыка.

Калі варта выбраць медна-алюмініевы паяны радыятар?

Прыпаяны медна-алюмініевы радыятар падыходзіць, калі кліенту патрэбна надзейнае рашэнне для астуджэння магутнай электронікі, але ён хоча пазбегнуць рызык, звязаных з цеплавымі трубкамі.

рэкамендаваныя сцэнарыі прымянення

Для некаторых ужыванняў з надзвычай высокім цеплавым патокам усё яшчэ можа спатрэбіцца вадкасная халодная пласціна. Kingka таксама можа прапанаваць рашэнні па вырабе вадкасных халодных пласцін на заказ, вадзяных халодных пласцін, халодных пласцін FSW і халодных пласцін, вырабленых на станках з ЧПУ, калі паветранага астуджэння або цвёрдацельных цеплаправодных радыятараў недастаткова.

медна-алюмініевы радыятар або вадкасная халодная пласціна: як выбраць?

У магутных цеплавых сістэмах выкарыстоўваюцца як медна-алюмініевыя радыятары, так і вадкасныя халодныя пласціны, але яны вырашаюць розныя праблемы.

Калі галоўнай праблемай кліента з'яўляецца надзейнасць у суровых умовах эксплуатацыі, то добры варыянт — медна-алюмініевы радыятар. Калі цеплавы паток занадта высокі для паветранага астуджэння, больш прыдатным можа быць вадкасны радыятар.

як kingka падтрымлівае праекты па астуджэнні IGBT на заказ

kingka спецыялізуецца на індывідуальных кампанентах цеплавога кіравання для сілавой электронікі, назапашвання энергіі, прамысловага абсталявання, святлодыёдных сістэм, тэлекамунікацыйнага абсталявання, сістэм аўтаматызацыі і магутных электронных прылад.

нашы прадукты і паслугі ўключаюць:

• алюмініевы радыятар на заказ

• медны радыятар

• медна-алюмініевы радыятар

• радыятар са скошанымі рэбрамі

• экструзійны цеплаадвод

• цеплавая трубка-радыятар

• радыятар астуджэння igbt

• вадкая халодная пласціна

• вадзяное астуджэнне пласціны

• вадкая халодная пласціна FSW

• халодная пласціна, апрацаваная на станку з ЧПУ

• індывідуальныя рашэнні па кіраванні тэмпературай

Для праектаў па астуджэнні з выкарыстаннем IGBT-транзістораў кампанія kingka можа падтрымаць праектаванне канструкцый, выбар матэрыялаў, праектаванне рэбраў, злучэнне медзі і алюмінію, аптымізацыю працэсу пайкі, апрацоўку на станках з ЧПУ, апрацоўку паверхняў і індывідуальную вытворчасць у адпаведнасці з чарцяжамі заказчыка або патрабаваннямі да ўжывання.

Наша мэта — не толькі вырабляць радыятар, але і дапамагаць кліентам вырашаць практычныя праблемы з тэмпературай, у тым ліку праблемы з перагрэвам, абмежаваную прастору, эксплуатацыю ў жорсткіх умовах, рызыкі для надзейнасці і доўгатэрміновую стабільнасць працы.

Для магутных IGBT-модуляў, якія выкарыстоўваюцца ў суровых умовах, традыцыйныя цеплавыя трубкі-радыятары могуць сутыкнуцца з такімі рызыкамі, як замярзанне рабочай вадкасці, уцечка, пашкоджанне герметычнасці і доўгатэрміновае зніжэнне прадукцыйнасці. Гэтыя праблемы могуць стаць сур'ёзнымі праблемамі пры выкарыстанні на адкрытым паветры, у умовах высокай вільготнасці, на вялікай вышыні і пры нізкіх тэмпературах.

Паяны медна-алюмініевы радыятар Kingka забяспечвае больш надзейную альтэрнатыву. Выкарыстоўваючы 5-міліметровую медную асноўную пласціну для размеркавання цяпла, 10-міліметровую алюмініевую аснову і вялікія алюмініевыя рэбры для рассейвання цяпла, а таксама паяльную пасту з тэмпературай 230°C з тэхналогіяй трафарэтнага друку для злучэння медзі і алюмінія, гэта рашэнне забяспечвае стабільную цеплавую прадукцыйнасць без залежнасці ад цеплавых трубак.

У выніку атрымліваецца трывалы, тэхналагічна зручны і ўстойлівы да навакольнага асяроддзя радыятар на аснове IGBT-транзістораў, прыдатны для патрабавальных прымяненняў сілавой электронікі.

Для кліентаў, якім патрэбны радыятар на заказ, медна-алюмініевы радыятар, радыятар са скошанымі рэбрамі, вадкасны халодны радыятар або поўныя рашэнні па кіраванні тэмпературай, kingka можа забяспечыць надзейную падтрымку ў распрацоўцы і вытворчасці, заснаваную на фактычнай цеплавой нагрузцы, прасторы для ўстаноўкі, умовах эксплуатацыі і патрабаваннях да доўгатэрміновай надзейнасці.