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技术好文 | IGBT模块6SigmaET热仿真应用

技术好文 | IGBT模块6SigmaET热仿真应用 NTK散热
2022-06-09
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导读:本文基于IGBT的基本结构和工作原理, 针对某功率机箱不同风口结构,运用6SigmaET软件做了详细的流场分析和温度分析。

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01

热仿真模型的建立

模型整体结构如图:

模型仰视图如下:


02

IGBT模块热模型的建立

芯片、IGBT等热源实际结构非常复杂,其热量的传递方式如图。

6SigmaET在对热源进行建模时提供了几种不同详细等级的方法:

鉴于IGBT的热特性,使用详细建模的方法能更精确地模拟其表面及内部的温度分布。其剖面结构如下:

6SigmaET可以利用CAD导入详细结构的方法建立 IGBT的热模型:

IGBT模块共4个,它们在散热器上的摆放位置如图: 


03

计算条件的设定


04

计算目标及方案

计算目标:

(1)得到风扇的工作点.

(2)计算不同开孔形式对风扇实际工作流量的影响。(3)得到 IGBT 结点和散热器的温度。

(4)计算电感发热对 IGBT 温度的影响。

方案:

(1)使用前面板+使用原无开孔壳体;

(2)去掉前面板+使用原无开孔壳体;

(3)去掉前面板+去掉电感+使用原无开孔壳体;

(4)使用前面板+侧开孔壳体(侧开孔两个侧面都有);

(5)使用前面板+侧开孔壳体 2(更多侧开孔,侧开孔两个侧面都有);

(6)使用前面板+底部开孔壳体(开孔大致位于电感和散热器的中间的空隙 位置,在底面上);

(7)去掉前面板+去掉电感+去掉原无开孔壳体(仅保留散热器和风扇下面的 底板); 

(8)在方案 1 的基础上,将电感发热量调整为 0,以计算电感发热对 IGBT 的影响。


05

计算结果

方案 1(使用前面板+使用原无开孔壳体)结果 

  风扇风量:

模块结点温度:

模块表面温度:

散热器温度:

方案2(去掉前面板+使用原无开孔壳体)

风扇温度:

模块结点温度:

模块表面温度: 

散热器温度:

方案 3(去掉前面板+去掉电感+使用原无开孔壳体)

 风扇风量:

模块结点温度:

模块表面温度:

散热器温度:

方案 4(使用前面板+侧开孔壳体) 

 风扇风量:

模块结点温度:

模块表面温度:

散热器温度:

方案 5(使用前面板+更多侧开孔壳体) 

风扇风量:

模块结点温度:

模块表面温度: 

散热器温度:

方案 6(使用前面板+底部开孔壳体)

 风扇风量:

模块结点温度:

模块表面温度: 

散热器温度:

方案 7(去掉前面板+去掉电感+去掉原无开孔壳体) 

 风扇风量:

模块结点温度:

模块表面温度:

散热器温度:

方案 8(电感发热量调整为 0) 

 风扇风量:

模块结点温度:

模块表面温

 散热器温度:


06

总结

上述方案的风扇流量、IGBT结点温度、散热器最高温度汇总如下:

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