ビュー: 92 著者: サイト編集者 公開時間: 2022-06-15 起源: サイト
パワー エレクトロニクスでは、絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ (IGBT) が最も広く使用されている半導体の 1 つです。最新の IGBT は、生産効率と熱効率を向上させるために炭化ケイ素 (SiC) と窒化ガリウム (GaN) で構築されています。
IGBT は電力供給と変換に役立ちますが、高周波でスイッチングすると大量の熱を発生する可能性もあります。
IGBT デバイスの冷却は、電力エンジニアにとって重大な懸念事項です。
IGBT は、半導体部品への電圧を制御して電気回路を生成することで動作する強力なスイッチです。これは 1980 年代に初めて導入され、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ (MOSFET) の発明に基づいて強化されました。
IGBT は、サイリスタ機能を排除し、より効率的なデバイスを実現するため、珍しいものです。インバーター、モータードライブ、先進的な太陽光発電や風力タービンの電源システムはすべて IGBT で作られています。
電力の生成、変換、送電、配電にはパワー エレクトロニクス機器の使用が必要です。電力技術は、エネルギー効率、信頼性、制御を向上させるために導入されています。一部の専門家は、将来のある時点ですべての電力がパワー半導体デバイスを通過するようになるだろうと考えています。
IGBT は高電圧、高出力のガジェットであり、ますます人気が高まっています。 IGBT (絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ) は、オン時およびシャットダウン時に電気が流れることを可能にするソリッドステート スイッチです。
IGBT は、半導体コンポーネントに電圧を供給してその特性を変化させ、電気経路を遮断または生成できるようにすることで機能します。
中周波数 (5 ～ 50 kHz) および高電圧 (200 ～ 2,000 V) アプリケーションの場合、IGBT は絶縁ゲート入力とバイポーラ出力を組み合わせて、信頼性の高いパワー スイッチを生成します。
大型 IGBT モジュールには並列接続された複数のデバイスが含まれることが多く、6,500 V もの阻止電圧で数百アンペアの電流を処理できます。これらの IGBT によって数百キロワットの電力が制御される場合があります。
IGBT は、電気自動車およびハイブリッド自動車、バッテリー充電器、電気バス、家電製品のモータードライブ、スイッチおよび電源、電圧制御コンバーター、モーター駆動制御、太陽光発電および風力発電のインバーター、熱管理、医療診断装置など、幅広い高出力アプリケーションで使用されています。
IGBT の熱制御は、さまざまな冷却ソリューションによって支援できます。それぞれの選択には、それぞれ独自の利点があります。
低電力システムの場合、空冷ヒートシンクも迅速かつコスト効率の高いオプションになります。熱とスパイクを吸収するために、一部の工業設計では、大きな質量と熱容量を備えたヒートシンクが採用されています。
空冷ヒートシンクは、空気の熱伝導能力と通常の高い音響動作温度のため、高出力電子機器の高温とサーマルスパイクに対処するのがより困難であり、その結果、空冷は低出力および中出力の機器に対してのみ経済的です。
IGBT では、直接液体冷却により熱伝達特性が向上し、熱抵抗が低下し、ジャンクション温度が低下し、電力能力が向上します。
また、液体冷却により、設計者は体積あたりの出力を高めることができ、パフォーマンスと効率が向上します。直接液体冷却は、これまで、熱伝導性エポキシを使用してアルミニウム ブロック上に大きな銅管コールド プレートをかしめることによって実現されていました。
他の設計には、効率を高めるために機械加工された銅パイプが組み込まれています。ピンフィン ヒート シンクは DBC 基板に埋め込まれ、その後流体リザーバーに固定され、冷却効果を得るためにフィン上を冷媒が循環できるようになります。
革新的なマイクロチャネル液体冷却コンセプトにより、高出力デバイスで可能な限り低い熱抵抗が実現します。
以前の液体冷却システムと比較すると、統合されたマイクロチャネル液体冷却は、ミニフロー チャネル内の冷媒の熱質量を削減することにより、IGBT の熱抵抗を 10 倍から 100 倍削減できます。
これにより、IGBT システム設計の熱伝達率と動作温度が大幅に向上します。マイクロチャネルの熱物理学を改善することで、 Winshare Thermalloy マイクロチャネル コールド プレートはパフォーマンスを向上させます。
当社のマイクロチャネル グリッド設計は、IGBT モジュールの特性に合わせて調整でき、比類のない一貫した熱制御をパワー エレクトロニクスに提供できます。
IGBT は、過去数十年にわたってパワー エレクトロニクス アプリケーションで人気が高まってきました。 IGBT は 、さまざまなデバイスやシステムに電力を供給します。
IGBT は、優れたゲート制御と、より大きな電流を流す能力があるため、インバータに最適です。 IGBT モジュールの高度な冷却オプションにより、DC 電源から AC 電源への移行をより適切に行うことができます。
電圧コンバータは、誘導結合バイポーラ トランジスタ (IGBT) によって電力を供給されます。電源の設計において、コンバータは重要な役割を果たします。
IGBT は 2 つの異なる電源で使用できます。
● スイッチモード電源 (SMPS)
● 無停電電源装置 (UPS)
IGBT は大電流アプリケーションに役立ちますが、スイッチング コンバータは SMPS の電圧出力を変換するために使用されます。
IGBT は、電気システムに障害が発生した場合でも、UPS がスムーズで一定の電力を供給できるように支援します。
再生可能エネルギー ソリューションは、ますます多くの商業、工業、地方自治体の戦略計画に組み込まれています。マイクロチャネル技術を使用して IGBT 液冷を最適化すると、顧客はコストを削減しながら、より持続可能なエネルギーを生み出すことができます。
ソーラーインバータは、ソーラーパネルによって生成された DC 電力を消費者が使用できる AC 電力に変換します。 IGBT は、人々がよりスマートでクリーンなエネルギーにアクセスできるようにするための重要なコンポーネントであり、正しく機能するには熱制御が必要です。
集光型太陽光発電 (CPV) では、太陽エネルギーを中央受信機に導くために何百もの反射鏡が使用されています。結果として生じる出力は、太陽の表面近くで熱流を生成します。
安定した動作を確保するには、システムの重要なコンポーネントである CPV レシーバーを、マイクロチャネル液体冷却などの高効率な方法を使用して冷却する必要があります。
太陽光利用ヒートポンプ
暖房費を節約するために、太陽光発電アシスト ヒート ポンプは、通常のヒート ポンプと太陽光発電入力を組み合わせたものです。
IGBT パワーモジュール用のマイクロチャネル コールド プレートは、システムの総所有コストを削減しながらエネルギー効率を向上させることができます。
IGBT は大量の熱を発生するため、熱が多すぎると損傷する可能性があります。大量の熱を制御するには膨大な量の熱が必要となるため、高電力消費 IGBT にヒートシンクなどの空冷ソリューションを使用することは現実的ではない場合があります。
液体冷却は 対流冷却よりも熱伝達係数が何桁も大きいため、大幅に高い電力密度と、よりコンパクトなモジュールおよびインバータ ソリューションが可能になります。パワー エレクトロニクス ビジネスでは液体冷却が抵抗されることがありますが、今日の IGBT の熱管理要件の多くを満たす必要があります。
内燃エンジンの液体冷却は 1 世紀以上にわたって自動車産業で利用されてきましたが、自動車用途のパワー エレクトロニクスに液体冷却を利用するというアイデアは現在、問題ではないと考えられています。 IGBT の液体冷却方法には、コールド プレート、ヒート パイプ、タービュレーター、蒸気冷却ループなどがあります。
Winshare Thermalloy は、パワー エレクトロニクス システムの電力性能、効率、安全性、信頼性の向上を支援する独自の IGBT マイクロチャネル液体冷却ソリューションを作成します。
