IGBT ヒートシンクの一般的な配線方法は何ですか?

ちょっと、そこ！ IGBT ヒートシンク配線のサプライヤーとして、私は IGBT ヒートシンクの効果的な配線方法の重要性を直接見てきました。このブログでは、業界で広く使用されている一般的なルーティング方法のいくつかを紹介します。

1. 自然対流ルーティング

自然対流は、最も単純でコスト効果の高い配線方法の 1 つです。温度差による空気の自然な動きに依存しています。 IGBT ヒートシンクが高温になると、その近くの空気が加熱され、密度が低くなり、上昇します。その後、代わりに冷たい空気が入ってきます。

この方法は、発熱が比較的少ない低電力アプリケーションに最適です。ファンやポンプに追加の電力を必要としないため、エネルギー消費量が削減され、メンテナンスの負担も軽減されます。ただし、限界もあります。冷却速度は比較的遅いため、大量の熱を発生する高出力 IGBT には不十分な場合があります。

たとえば、一部の小規模家電製品では、自然対流ルーティングを使用した単純なヒートシンクで問題なく機能します。ただし、高出力インバーターで産業用グレードの IGBT を扱っている場合は、おそらく、より堅牢なソリューションを探す必要があります。

2. 強制空気対流ルーティング

自然対流だけでは不十分な場合は、強制空気対流が役に立ちます。この方法では、ファンを使用して空気をヒートシンク表面に移動させ、熱伝達率を高めます。

強制空気対流ルーティングを設定するにはさまざまな方法があります。単一のファンでヒートシンクに直接空気を吹き付けることも、複数のファンをより複雑な構成で使用することもできます。一般的なセットアップの 1 つは、ファンでフィン付きヒートシンクに空気を吹き込むことです。フィンはヒートシンクの表面積を増やし、移動する空気への熱伝達をより効率的にします。

強制空気対流は、コンピュータの電源から大規模産業機器に至るまで、さまざまな用途で広く使用されています。自然対流に比べて高い熱負荷に対応できます。ただし、いくつかの欠点もあります。ファンは電力を消費しますが、騒音の発生源にもなります。さらに、正常に動作することを確認するには定期的なメンテナンスが必要です。

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3. 液体冷却ルーティング

液体冷却は、特に高出力アプリケーションで IGBT ヒートシンクのもう 1 つの一般的な配線方法です。液体冷却システムでは、冷却剤 (通常は水または水とグリコールの混合物) がヒートシンクに取り付けられた熱交換器を通って循環します。

冷却剤は IGBT ヒートシンクから熱を吸収し、それをラジエーターまたは冷却塔に伝え、そこで環境中に放散されます。液体冷却にはいくつかの利点があります。非常に高い熱負荷に対応でき、一般に空冷方式より効率的です。また、IGBT モジュールから熱をより効率的に逃がすことができるため、よりコンパクトな設計も可能になります。

ただし、液体冷却システムはより複雑で、設置と保守に費用がかかります。また、液漏れが発生して機器に損傷を与える危険性もあります。しかし、適切な設計とメンテナンスを行えば、これらのリスクを最小限に抑えることができます。

ヒートシンク冷却 LED 照明システムなどのアプリケーションでは、液体冷却は信頼性が高く効率的なソリューションを提供できます。詳細については、こちらをご覧ください。ヒートシンク冷却 LED 照明システム。

4. ヒートパイプのルーティング

ヒートパイプは、IGBT ヒートシンクの配線に使用できる高効率の熱伝達デバイスです。ヒート パイプは、少量の作動流体が入った密封されたチューブです。ヒートパイプの一端は熱源 (IGBT) に接触し、もう一端はヒートシンクに接触します。

熱源がヒートパイプの一端の作動流体を加熱すると、流体は蒸発します。その後、蒸気はヒートパイプの低温側に移動し、そこで凝縮して熱を放出します。凝縮した流体は、ヒート パイプの設計に応じて、毛細管現象または重力によってホット エンドに戻ります。

ヒートパイプにはいくつかの利点があります。熱伝導率が非常に高いため、熱を迅速かつ効率的に伝達できます。これらは受動デバイスでもあり、外部電源を必要としません。このため、エネルギー効率が重要な用途に最適です。

ただし、ヒート パイプは比較的高価であり、その性能はヒート パイプの向きや作動流体の品質などの要因に影響される可能性があります。

5. フェーズ - チェンジ マテリアル (PCM) ルーティング

相変化材料は、溶融や凝固などの相変化中に大量の熱を吸収および放出できる物質です。 IGBT ヒートシンクの配線では、PCM を使用して必要に応じて熱を蓄えたり放出したりできます。

IGBTが発熱するとPCMが熱を吸収して溶融します。これは、ヒートシンクと IGBT の温度を安全な範囲内に保つのに役立ちます。発熱が減少すると、PCM が固化し、蓄えられた熱を放出します。

PCM ベースのルーティング方法は、断続的な熱負荷が存在するアプリケーションに適したオプションとなります。これらは、発熱ピーク時の過熱を防ぐためのバッファーを提供します。ただし、PCM が異なれば融点や蓄熱能力も異なるため、PCM の選択は非常に重要です。

正しい選択をする

IGBT ヒートシンクに適切な配線方法を選択する場合、考慮すべき要素がいくつかあります。 IGBT の電力定格は最も重要な要素の 1 つです。より高出力の IGBT はより多くの熱を発生するため、より効果的な冷却方法が必要になります。

利用可能なスペースも考慮事項です。アプリケーションによっては、大型のヒートシンクや複雑な冷却システムを設置できるスペースが限られている場合があります。このような場合、ヒート パイプや PCM ベースの配線など、よりコンパクトな配線方法を選択する必要がある場合があります。

コストも別の要素です。自然対流は最も安価なオプションですが、液体冷却およびヒート パイプ システムはより高価になる傾向があります。コストとアプリケーションのパフォーマンス要件のバランスを取る必要があります。

どのルーティング方法が自分のニーズに最適であるかわからない場合は、遠慮なくお問い合わせください。 IGBT ヒートシンク配線のサプライヤーとして、当社はお客様の特定の用途に適したソリューションの選択を支援する専門知識を持っています。小規模プロジェクトでも大規模な産業設備でも、当社は高品質の製品と専門的なアドバイスを提供します。

OEM ソリューションに興味がある場合は、こちらも提供していますOEM アルミダイカスト LED ヒートシンク。これらのヒートシンクは、特定の要件に合わせてカスタマイズできます。

IGBT ヒートシンク配線ソリューションの市場に興味がある場合は、当社までご連絡ください。私たちは、IGBT を冷却して効率的に動作させるための最適な方法を見つけるお手伝いをします。

参考文献

• インクロペラ、FP、デウィット、DP (2002)。熱と物質移動の基礎。ジョン・ワイリー＆サンズ。
• Kakac, S.、Pramuanjaroenkij, A. (2005)。熱交換器: 選択、評価、熱設計。 CRCプレス。