מה זה IGBT?
IGBT (Isulated Gate Bipolar Transformer) הוא מכשיר ליבה להמרת אנרגיה והעברת אנרגיה, הידוע בכינויו ה"CPU" של מכשירים אלקטרוניים. הוא נמצא בשימוש נרחב בתחומים כמו מעבר רכבת, רשת חכמה, תעופה וחלל, כלי רכב חשמליים וציוד אנרגיה חדש.
מודול IGBT הוא מוצר מוליכים למחצה מודולרי, הנארז על ידי IGBT (שבב טרנזיסטור דו-קוטבי של שער מבודד) ו-FWD (שבב דיודה Flyback) באמצעות הרכבה ספציפית;. מודול ה-IGBT יכול לקלוט שבבי IGBT מרובים באופן פנימי, תוך השגת יכולת עיבוד זרם גבוהה כדי למנוע את הבעיה של הגדלת השטח הפעיל תוך הפחתת התפוקה של שבב ה-IGBT. בהשוואה למודולי שבב בודד, למודולי אריזה עם מספר שבבי IGBT פנימיים יש מבנה אחראי יותר ודרישות גבוהות יותר לניהול תרמי. כהתקן כוח בעל ייצור חום גבוה ומושפע מאוד מהטמפרטורה, מודול ה-IGBT חייב לשלוט בטמפרטורת הצומת בטווח סביר בפעולה בפועל כדי להבטיח פעולה תקינה. טמפרטורת הפעלה גבוהה מדי תשנה את המוליך למחצה הקבוע הפיזי והפרמטרים הפנימיים של המכשיר, מה שיוביל לכך שמודול ה-igbt לא יכול לעבוד כראוי, ואף להשפיע על חיי העבודה שלו במקרים חמורים.
טכנולוגיית קירור IGBT
כיום, שיטות הקירור הנפוצות עבור IGBT בשוק כוללות טכנולוגיית קירור אוויר, טכנולוגיית קירור צינורות חום וטכנולוגיית קירור מים.
טכנולוגיית קירור אוויר
טכנולוגיית קירור האוויר משתמשת באזור העברת חום הסעה של אוויר כדי לפזר חום. ניתן לחלק אותו לקירור אוויר הסעה טבעי פסיבי וקירור אוויר הסעה מאולץ אקטיבי. קירור האוויר בהסעה טבעית נובע בעיקר מניגודיות הצפיפות הנגרמת מהפרשי הטמפרטורה של האוויר במיקומים שונים, מה שיוצר ציפה ככוח המניע להניע את ערוץ זרימת האוויר שמסביב כדי להסיר את החום. הרדיאטור של מצב קירור זה פשוט במבנה וקל לתחזוקה, אך יכולת חילופי החום שלו ירודה, וניתן להשתמש בו רק בתקופה של עוצמת קירור נמוכה וייצור חום נמוך. עם השילוב של מכשירי כוח IGBT ופיתוח הספק גבוה, הדרישה לקירור עולה מיום ליום, ושימוש בקירור אוויר טבעי בלבד לקירור רחוק מלהספיק.
כדי לענות על צרכי פיזור החום, מותקן מאוורר במכשיר ה-IGBT כדי לקדם הסעת אוויר מאולצת. ניתן להפחית את ההתנגדות התרמית של קירור אוויר בהסעה מאולצת לחמישית עד חמישית מזו של קירור אוויר בהסעה טבעית, מה שמגדיל מאוד את יכולת פיזור החום. עם זאת, עקב תוספת מאווררים והתקנים אחרים, יש צורך לתכנן תעלות אוויר, לבצע תחזוקה שוטפת, להפחית את אמינות המערכת, להפחית את שילוב המכשיר, ולהשמיע רעש גדול בזמן העבודה.
על מנת לספק את יעילות הקירור של טכנולוגיית קירור האוויר, בדרך כלל מותקן גוף קירור על מודול ה-IGBT כדי להגדיל את שטח חילופי החום, הידוע בכינויו גוף קירור עם סנפירים. לאחר מחקר מקיף ואופטימיזציה של AWIND, לרדיאטורים מקוררי אוויר, במיוחד לרדיאטורים מקבילים של סנפיר אלומיניום, יש עיצוב פשוט ותהליכי ייצור בוגרים, מה שהופך אותם למכשיר פיזור החום הנפוץ ביותר בקירור IGBT הנוכחי. עם זאת, בשל בעיות כמו קיבולת קטנה של אוויר ספציפי ומוליכות תרמית נמוכה, אפילו לקירור אוויר בהסעה מאולצת יש יכולת פיזור חום מוגבלת ואינו יכול לענות ביעילות על צורכי פיזור החום של צפיפות שטף החום הגבוהה הנוכחית וחימום מיידי מהיר של מודולים משולבים IGBT.
טכנולוגיית קירור צינור חום
צינור החום מורכב בעיקר מקליפה אטומה, ליבת יניקה נוזלית ותעלת קיטור. כמות מסוימת של נוזל מתמלאת בצינור. קצה אחד של צינור החום הוא קטע אידוי, והקצה השני הוא קטע עיבוי. במהלך תהליך העבודה, קטע האידוי סופג את החום שנוצר ממקור החום, וגורם לנוזל בליבת היניקה הנוזלית שמסביב להתאדות. לאחר מכן, החום נע עם הקיטור מקטע האידוי של צינור החום אל קטע העיבוי, והקיטור מתעבה לנוזל בקטע העיבוי ומעביר את החום לעולם החיצון; הנוזל המעובה חוזר לקטע האידוי באמצעות פעולת ליבת היניקה של ליבת היניקה על דופן הצינור, חוזר על תהליך המחזור הנ"ל, מעביר חום ברציפות מקצה אחד לקצה השני, ובכך משיג פיזור חום.
בהשוואה לטכנולוגיית קירור אוויר בהסעה מאולצת, הכנסת צינורות חום משפרת מאוד את הביצועים של גוף קירור. בנוסף, האמינות של גוף קירור צינור חום גבוהה, והסיכון לדליפת קירור נמוך. לכן, יש גם בסיס יישומי מסוים בשוק ניהול החום הנוכחי של igbt. אבל רוב גופי הקירור של צינור החום, כמו רדיאטורים מקוררים באוויר, דורשים מאוורר חיצוני כדי להשיג יעילות פיזור חום גבוהה יותר. לכן, יעילות העבודה של גופי קירור בצנרת חום מושפעת גם מצורת המאוורר, מהירות הרוח, טמפרטורת הסביבה וגורמים אחרים, הדורשים תחזוקה שוטפת ועשויים ליצור רעש במהלך הפעולה. בנוסף, הוספת מבנה צינור חום מגדילה את הגודל הכולל של גוף הקירור, מה שלא תורם לשיפור הקומפקטיות והשילוב של מודול ה-IGBT.
טכנולוגיית קירור מים
למים מוליכות תרמית טובה, קיבולת חום סגולית גדולה וכמעט ללא זיהום. בהשוואה לקירור אוויר, לקירור מים יש יעילות פיזור חום גבוהה יותר, גודל קטן יותר, פריסה קלה יותר של מערכת הקירור, והוא מתאים יותר למערכת קירור מודול igbt בעוצמה גבוהה. לכן, טכנולוגיית קירור מים עברה שימוש נרחב במהירות, והפכה למצב הקירור המרכזי של מערכת קירור מודול igbt בעוצמה גבוהה. שלב את שני הרכיבים העצמאיים של מודול ה-IGBT וצלחת קירור המים כדי ליצור גוף קירור נפרד, המנצל את זרימת זרימת המים בתוך הפלטה הקרה כדי להסיר את החום ממודול ה-IGBT.
יש להתייחס ברצינות לאחידות הטמפרטורה של צלחת קירור נוזלית. במיוחד עבור שבבי IGBT, יעילות המרת ההספק שלהם תגדל ככל שטמפרטורת הצומת של שבב ה-IGBT תרד. אחידות טמפרטורה ירודה תוביל לטמפרטורות צומת שונות בין שבבי IGBT במיקומים שונים, וכתוצאה מכך תפוקות הספק שונות עבור כל שבב IGBT, מה שמזיק מאוד לתפעול ואמינות המודול. ל-Awind ניסיון רב שנים בתכנון פלטה קרה נוזלית כדי להבטיח איזון טמפרטורה. מבטיח פעולה תקינה של מכשירי IGBT.
תגיות פופולריות: גוף קירור צלחת קרה נוזלית עבור igbt, סין, ספקים, יצרנים, מפעל, מותאם אישית, מדגם חינם, תוצרת סין
