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[资料分享] 散热第一步是导热-下

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发表于 5 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式
芯片特别不耐压时,考虑更软的材料,避免由于压力过小导致界面间缝隙填充不严密。
之前的文章给大家分享过一些关于新能源车载3KWAC-DC充电机的内容(新能源车载系统模块结构与热设计(IP67可靠性改良方法)
里面有就用到导热硅胶片,如下图所示,
导热硅胶片应用图
我们来说说采用此导热方式的原因。
此产品是车载、而且整机空间尺寸受限,功率密度比较适中,采用自然冷却散热的方式,MOS管外壳与PCB接触,金属面面向散热器。
这样设计的目的是减少路径上的热阻,尽可能发挥散热器的性能。
那么势必带来两个问题:
n 绝缘要求,需要解决hipotEMC等的问题。
n 接触良性,对导热影响
导热硅胶片/导热垫(无硅油)可以完美解决这些问题。
导热硅胶片一款超柔软(类似饺子皮)的高导热性能的材料(导热系数1.5~18W/m.K),在低压力的情况下表现出较小的热阻和很高的形变量(压缩比15~30%),拥有非常好的填缝性能,推荐使用在公差比较大的平面。另外具有双面低粘性,不需要额外的阻碍导热的粘胶涂层亦可背胶处理,强粘性粘接。
通过多方调研与样品申请测试试用后,最终选定合肥傲琪的导热硅胶片。
优势在于,
1. 性能
n 与电子组件装配使用时低压缩力下表现出较低的热阻和较好的电气绝缘特性,击穿电压(>3kv/mm)。在-40℃~200℃可以稳定工作,满足UL94V0的阻燃等级要求。
n 厚度选择(0.3/0.5mm1.0mm0.5mm递增至12mm,适合不同发热元器件与外壳间隙填充。
n 无硅油款适合对硅油敏感的电子产品(带有摄像头解决雾化现象)。
n 导热垫能够填充缝隙,完成发热部位与散热部位的热传递,增加导热面积,同时还起到减震、绝缘、密封等作用,能够满足设备小型化、超薄化的设计要求,是极具工艺性和使用性的新材料
2. 定制化服务
特殊厚度可以按照要求定制,标准长宽400*200mm,按照需求尺寸定制特殊形状CAD图纸刀模模切加工)。

测试验证
接下来我们看看基于Flotherm软件模拟,与实验测试的结果情况。
仿真模拟元器件侦测位置
仿真模拟元器件侦测温度
仿真流场云图
可以看出,仿真的各元器件结果基本满足设计要求,两个电感温度有些超标,分析原因,可能是风道设计问题,到两个电感区域的有效风较少,没有及时将热量带走导致。
后续的版本我们做了一些优化,篇幅受限,这里就不做详细介绍,感兴趣的可以下载模型后自行研究。
在仿真后期,打样组装成品之后,我们对实物做了温升测试,测试数据如下表所示,
试验测试数据
可以看出,此版本的仿真、实测的结果都反馈出少数部分元器件温升有问题,这也给我们整机热管理改善、结构设计优化提供了方向指引。
无论结果如何,我们都需要将获取的原始数据,整理成易懂的报告,以图片、表格等形式进行汇报,方便项目干系人及时、明确的知晓项目进展、潜在的风险等。
热设计报告
优秀的工程师,除了技术过硬,向上汇报的能力也必须具备,这是软实力的体现,下面是该项目的报告内容,截取部分,大家感兴趣可查阅之前的文章(如何向上汇报:专业的热设计报告)。
注意事项
n 若某堆发热元器件在一起,导热硅脂与导热硅胶片一起使用的情况,需要将散热器分开设计,避免因导热硅胶片压缩率、结构面平整度、安装与设计公差等因素,致使导热硅脂接触不良,从而影响发热源散热。
n 任何项目都不是一蹴而就的,在理论计算、仿真、测试等结果基础上进行不断迭代优化设计,最终结合成本、空间尺寸、供应链、工艺等因素,形成项目的最终设计方案。
至此,一个完整的项目,从结构设计、热设计到测试,总结汇报完整的研发过程就介绍完毕,如果大家一些心得体会,欢迎在评论区或私信我交流。





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