Zo spodu-Bočné chladenie nahor-Bočné chladenie: štrukturálny vývoj v elektrických systémoch napájania
Palubné{0}}nabíjačky (OBC), DC/DC konvertory a invertory sú typické vysokovýkonné{1}}komponenty v elektrických vozidlách. Ako sa platformy EV vyvíjajú smerom kvyššia integrácia, ľahký dizajna 800 V architektúrach sa výstupný výkon neustále zvyšuje, zatiaľ čo dostupný inštalačný priestor je čoraz viac obmedzený.
S cieľom znížiť hmotnosť vozidla, predĺžiť dojazd a splniť požiadavky -vysokonapäťových platforiem novej generácie{1}} sa energetické zariadenia posúvajú smerom k vyššej hustote výkonu a menším tvarovým faktorom. Za týchto podmienok,tepelný manažment a návrh elektrickej izolácievýkonových zariadení-ako sú MOSFET{1}}čelia novým výzvam.
Prečo sa top-bočné chladenie stáva preferovanou voľbou pre vysokú hustotu výkonu
V konvenčných dizajnoch väčšina MOSFETov využíva spodné{0}}postranné chladenie (BSC). Typická cesta rozptylu tepla je:
Die → Spodná časť obalu → Spájkovacia vrstva → PCB → Chladič / Studená platňa
V tejto konfigurácii sa teplo prenáša cez spájkovacie vrstvy a tepelné priechody do dosky plošných spojov a potom sa odvádza spodným-chladičom alebo studenou doskou. Tento prístup má niekoľko základných obmedzení:
► Dlhá a zložitá tepelná dráha, výsledkom čoho je relatívne vysoký tepelný odpor.
►Spodná strana dosky plošných spojov musí zostať voľná z tepelných dôvodov, čím sa obmedzí umiestnenie komponentov.
►Nižšie využitie priestoru a väčšia celková veľkosť PCB.
V EV OBC, DC/DC konvertoroch a invertoroch, kde hustota výkonu stále rastie, tieto obmedzenia čoraz viac obmedzujú optimalizáciu-úrovne systému.
V dôsledku toho sa TSC stáva bežnou architektúrou pre napájacie zariadenia a napájacie moduly novej{0}}generácie.
Kľúčové výhody horného-bočného chladenia (TSC)
V konštrukcii vrchnej-strany chladenia je horný povrch MOSFET puzdra v priamom kontakte s chladičom alebo studenou doskou. Tepelná cesta je zjednodušená na:
Die → Vrchná časť balenia → Chladič / Chladiaca doska
► Kratšia tepelná cesta a nižší tepelný odpor, pretože teplo už nemusí prechádzať cez DPS
► Vyššia prípustná strata výkonu, najmä v podmienkach vysokého prechodového výkonu
► Obojstranné{0}}plošné dosky plošných spojov, pretože spodok plošných spojov už nie je potrebný na odvod tepla
► Vylepšená systémová integrácia a kompatibilita automatizácie s podporou kompaktných a modulárnych dizajnov
► Efektívnosť a cenové výhody na-úrovni systému, vhodné pre elektrifikované a{1}}veľkoobjemové aplikácie elektromobilov
Nové výzvy v rámci TSC: Tepelne vodivý izolačný náter
Keďže hustota výkonu sa neustále zvyšuje, materiály rozhrania musia poskytovať službyrýchlejšiu tepelnú odozvu,-spoľahlivosť izolácie vysokého napätia a konzistentnosť výroby.
Rozhrania horného-chladenia sa tradične spoliehajú na a"TIM + izolačná fólia + TIM"sendvičová štruktúra: vrstvy TIM vypĺňajú povrchové medzery a vedú teplo. Izolačné dosky poskytujú elektrickú-izoláciu vysokého napätia. Hoci je tento prístup osvedčený a spoľahlivý, ukazuje obmedzenia v kompaktných,-systémoch s vysokým výkonom:
► Viacnásobné rozhrania spomaľujú prechodnú tepelnú odozvu
►Zložitosť montáže sa zvyšuje s prísnejšou kontrolou tolerancie
►BOM a výrobné náklady naďalej rastú
V tomto kontexte získavajú pozornosť tepelne vodivé izolačné povlaky ako integrované riešenie rozhrania pre top-architektúry bočného chladenia.
★ Jediný, súvislý, tenký a rovnomerný povlak môže súčasne poskytnúť spojenie, tepelnú vodivosť a elektrickú izoláciu.
Séria MCOTI MEP 37: Tepelne vodivé izolačné nátery
Spoločnosť MCOTI vyvinula sériu tepelne vodivých izolačných náterov MEP 37, aby splnila požiadavky -generácie elektrických systémov EV a napájacích zariadení s horným{1}}chladením.
Séria MEP 37 môže byť aplikovaná priamo na chladiče alebo kovové základné dosky.S ultra-tenkou vrstvou povlaku 100 ~ 250 μm poskytuje dielektrickú odolnosť 3 000 ~ 6 000 V,vytvorenie vysoko{0}}výkonného riešenia optimalizovaného pre špičkové-návrhy bočného chladenia.
Kľúčové výhody
● Integrácia rozhrania: Nahrádza tradičné izolačné fólie jediným súvislým náterom, čím sa znižuje počet rozhraní a skracuje sa tepelná cesta
● Mimoriadne-nízky tepelný odpor: Tak nízke ako0,16 K·cm²/Ws vynikajúcou dlhodobou-tepelnou stabilitou
● Overenie spoľahlivosti-automobilového stupňa:
■ Vlhké teplo: 1539H @ 85 stupňov / 85% RH
■ Tepelný šok: 790 cyklov @ -40 až 125 stupňov
■ Starnutie pri vysokej teplote: 2 000 H pri 125 stupňoch
● Dielektrické výdržné napätie:4,3 kV (všetky testy prešli s konzistentným tepelným výkonom)
Zníženie nákladov-na úrovni systému:Analýza kusovníka ukazuje približne40% zníženie nákladov na materiál,spolu s nižšími nákladmi na prácu a montáž
● Vysoká efektivita procesu:Aplikácia nástrekom s rýchlym vytvrdzovaním umožňuje krátke časy cyklov a vysokú výťažnosť
● Škálovateľná výroba:Kompatibilný s automatizovanými procesmi striekania, podporuje sériovú výrobu a konzistentnosť procesov
Graf 1: Porovnanie materiálových nákladov riešení MCOTI náterov s tradičnými izolačnými doskami
Graf 2: Porovnanie materiálových nákladov riešení náterov MCOTI s tradičnými izolačnými doskami
