仿真看世界之IPOSIM的散热器热阻Rthha解析
时间:2021-08-17 10:06来源:
摘要:如何评估IGBT模块的损耗与结温?英飞凌官网在线仿真工具IPOSIM,是IGBT模块在选型阶段的重要参考。这篇文章将针对IPOSIM仿真中的散热器热阻参数Rthha,给大家做一些清晰和深入的解析。
英飞凌科技大中华区应用工程师 张浩
如何评估IGBT模块的损耗与结温?英飞凌官网在线仿真工具IPOSIM,是IGBT模块在选型阶段的重要参考。这篇文章将针对IPOSIM仿真中的散热器热阻参数Rthha,给大家做一些清晰和深入的解析。· IPOSIM中Rthha定义:折算到每个Switch(开关)的散热器热阻
· 折算思路:对于常规模块,先确定散热器的总热阻,再根据散热器包含的Switch数量,折算出热阻Rthha。对于PIM模块,其散热器热阻需要额外计算。
一、 两电平仿真中的Rthha的定义与设置
在两电平逆变拓扑中,每个Switch基本单元为:T1+D1
两电平举例说明:3XFF600R12KE4 per Inverter
(FF600R12KE4)
62mm封装的半桥模块如上,三个半桥模块置于散热器,组成完整的三相逆变拓扑。假设每个模块200W损耗,散热器的温升30℃,则散热器总热阻为30℃/(200W*3)=0.05K/W。
散热器总共包含了6个Switch基本单元,因此IPOSIM中Rthha为:0.05*6=0.30K/W。
二、 三电平仿真中的Rthha的定义与设置
三电平的拓扑相对复杂一些,以常见的三种拓扑NPC1、NPC2和ANPC为例,分别进行说明:
T1+D1+T2+D2+D5
在NPC2拓扑中,每个Switch基本单元为:T1+D1+T2+D2
在ANPC拓扑中,每个Switch基本单元为:T1+D1+T2+D2+T5+D5
三电平NPC1举例说明:在ANPC拓扑中,每个Switch基本单元为:T1+D1+T2+D2+T5+D5
3XF3L150R07W2E3_B11 per Inverter
(F3L150R07W2E3_B11)
散热器总共包含了6个Switch基本单元,因此IPOSIM中Rthha为:0.05*6=0.30K/W。
三电平ANPC举例说明:
3XFF600R12ME4_B72 per phase
(FF600R12ME4_B72)
散热器只包含了2个Switch基本单元,因此IPOSIM中Rthha为:0.042*2=0.084K/W。
三、 变频器PIM模块仿真中的Rthha的定义与设置
在中小功率的变频器应用里,常常会用到PIM模块(包含整流、制动和逆变),如英飞凌最新IGBT7系列EasyPIM模块FP25R12W2T7_B11。
如下图所示,是基于有限元热仿真的散热器表面温度分布:环境温度50℃,散热器表面最高温度82.3℃,其中每个整流二极管RD的损耗为3W,每个IGBT的损耗为10W,每个FWD的损耗为4W。
考虑到模块内整流部分和逆变部分的相互影响,我们可分别计算逆变(Inv)和整流(Rec)部分的Switch对应的散热器热阻Rthha,其中:
PS:如果按散热器总热阻X6去折算逆变部分的热阻,会存在低估的情况:
散热器总热阻=(82.3℃-50℃)/(6*10W+6*4W+6*3W)=0.317K/W,
即0.317*6=1.90K/W,
比上述的热阻值2.30K/W偏低约18%。
散热器(总)热阻在不同工况下的变化
散热器的热阻并非定值,而是会随热源的分布变化而变化。
在一些大功率三电平的应用场合,一方面,各个模块之间的损耗不同;同时,模块间损耗差异还会随着工况不同而变化,因此,需要格外关注此时散热器总热阻的变化情况。如下,分别以常见白模块和黑模块三电平NPC1拓扑为例,进行简单的分析。
案例一
基于EconoDual™3白模块NPC1三电平,在某种水冷条件下,不同工况时的散热器总热阻:
案例二
基于PrimePACK™3黑模块NPC1三电平,在某种水冷条件下,不同工况时的散热器总热阻:
因此,需考虑最恶劣工况下的热阻,或者在不同工况仿真时,采取不同的散热器热阻应对,以获得更准确的仿真结果。
纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。
赶紧打开IPOSIM试试吧。
免责声明:本文若是转载新闻稿,转载此文目的是在于传递更多的信息,版权归原作者所有。文章所用文字、图片、视频等素材如涉及作品版权问题,请联系本网编辑予以删除。
我要投稿
近期活动
- 安森美汽车&能源基础设施白皮书下载活动时间:2024年04月01日 - 2024年10月31日[立即参与]
- 2023年安森美(onsemi)在线答题活动时间:2023年09月01日 - 2023年09月30日[查看回顾]
- 2023年安森美(onsemi)在线答题活动时间:2023年08月01日 - 2023年08月31日[查看回顾]
- 【在线答题活动】PI 智能家居热门产品,带您领略科技智慧家庭时间:2023年06月15日 - 2023年07月15日[查看回顾]
- 2023年安森美(onsemi)在线答题活动时间:2023年06月01日 - 2023年06月30日[查看回顾]
分类排行榜
- 汽车电子电源行业可靠性要求,你了解多少?
- 内置可编程模拟功能的新型 Renesas Synergy™ 低功耗 S1JA 微控制器
- Vishay 推出高集成度且符合 IrDA® 标准的红外收发器模块
- ROHM 发布全新车载升降压电源芯片组
- 艾迈斯半导体推出行业超薄的接近/颜色传感器模块,助力实现无边框智能手机设计
- 艾迈斯半导体与 Qualcomm Technologies 集中工程优势开发适用于手机 3D 应用的主动式立体视觉解决方案
- 维谛技术(Vertiv)同时亮相南北两大高端峰会,精彩亮点不容错过
- 缤特力推出全新商务系列耳机 助力解决开放式办公的噪音难题
- CISSOID 和泰科天润(GPT)达成战略合作协议,携手推动碳化硅功率器件的广泛应用
- 瑞萨电子推出 R-Car E3 SoC,为汽车大显示屏仪表盘带来高端3D 图形处理性能
编辑推荐
小型化和稳定性如何兼得?ROHM 推出超小型高输出线性 LED 驱动器 IC,为插座型 LED 驱动 IC 装上一颗强有力的 “心脏”
众所周知,LED的驱动IC担负着在输入电压不稳定的情况下,为LED提供恒定的电流,并控制恒定(可调)亮度的作用。无论是室内照明,还是车载应用,都肩负着极为重要的使命。
- 关于反激电源效率的一个疑问
时间:2022-07-12 浏览量:10124
- 面对热拔插阐述的瞬间大电流怎么解决
时间:2022-07-11 浏览量:8890
- PFC电路对N线进行电压采样的目的是什么
时间:2022-07-08 浏览量:9527
- RCD中的C对反激稳定性有何影响
时间:2022-07-07 浏览量:7155
- 36W单反激 传导7~10M 热机5分钟后超标 不知道哪里出了问题
时间:2022-07-07 浏览量:5930
- PFC电感计算
时间:2022-07-06 浏览量:4141
- 多相同步BUCK
时间:2010-10-03 浏览量:37852
- 大家来讨论 系列之二:开机浪涌电流究竟多大?
时间:2016-01-12 浏览量:43148
- 目前世界超NB的65W适配器
时间:2016-09-28 浏览量:60010
- 精讲双管正激电源
时间:2016-11-25 浏览量:128020
- 利用ANSYS Maxwell深入探究软磁体之----电感变压器
时间:2016-09-20 浏览量:107533
- 【文原创】认真的写了一篇基于SG3525的推挽,附有详细..
时间:2015-08-27 浏览量:100241