برقی توانائی کے تبادلوں کے نظام میں ڈایڈس کے لئے تھرمل ڈیزائن کے معیار کیا ہیں؟

ther ، تھرمل ڈیزائن کے بنیادی اصول: کلیدی پیرامیٹرز اور ناکامی کے طریقہ کار
بنیادی تھرمل پیرامیٹرز کی تعریف
جنکشن درجہ حرارت (ٹی وی جے): ایک پی این جنکشن کا اوسط درجہ حرارت ، جو کسی آلے کی تھرمل حالت کی پیمائش کرنے کے لئے بنیادی اشارے ہے۔ "سلیکن فوٹوڈیوڈس کے لئے" ایس جے/ٹی 2216- 2015 2015 تکنیکی تفصیلات "کے مطابق ، سلیکن پر مبنی ڈایڈس کے لئے زیادہ سے زیادہ قابل اجازت جنکشن کا درجہ حرارت عام طور پر 125-150 ڈگری ہوتا ہے ، اور سلیکن کاربائڈ (ایس آئی سی) ڈایڈس کے لئے یہ 175 ڈگری تک پہنچ سکتا ہے۔
تھرمل مزاحمت (RTH): ایک پیرامیٹر جو گرمی کی منتقلی کی کارکردگی کو بیان کرتا ہے ، جسے مستحکم - ریاست تھرمل مزاحمت (rthjc ، rthch ، rthha) اور عارضی تھرمل مزاحمت (Zthjc ، Zthca) میں تقسیم کیا گیا ہے۔ مثال کے طور پر ، انفینون FF400R12KE3G IGBT ماڈیول کا RTHJC 0.15K/W ہے ، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ جنکشن درجہ حرارت میں ہر 1 ڈگری اضافے کے لئے ، 6.67W بجلی کو ختم کرنے کی ضرورت ہے۔
ڈایڈس کے اہم تھرمل ناکامی کے طریقوں میں شامل ہیں:
تھرمل خرابی: جنکشن کا درجہ حرارت مادی حد سے تجاوز کرتا ہے ، جس سے پی این جنکشن کو مستقل نقصان ہوتا ہے۔
تھرمل تھکاوٹ: بار بار تھرمل سائیکل سولڈر پرت کو توڑنے کا سبب بن سکتا ہے ، جیسے درجہ حرارت میں -40 ڈگری سے 125 ڈگری تک کے ایٹیکٹک ویلڈنگ انٹرفیس میں تھکاوٹ کی دراڑیں۔
پیرامیٹر بڑھے ہوئے: اعلی درجہ حرارت کی وجہ سے ترسیل وولٹیج ڈراپ (VF) اور ریورس ریکوری چارج (QRR) میں اضافہ ہوتا ہے ، مثال کے طور پر ، 25 ڈگری کے مقابلے میں سکاٹکی ڈایڈس کے VF میں 150 ڈگری پر 20 ٪ کا اضافہ ہوتا ہے۔
2 ، گرم ، شہوت انگیز ڈیزائن کا عمل: بند - انتخاب سے لے کر تصدیق تک لوپ کنٹرول
1. آلہ کے انتخاب کے معیار
مواد کا انتخاب:
سلیکن (ایس آئی): درمیانے اور کم وولٹیج کے لئے موزوں (<600V), medium frequency (<100kHz) scenarios, with low cost but high thermal resistance.
Silicon carbide (SiC): With a withstand voltage of over 1200V and a 70% reduction in switching losses, it is suitable for high-frequency (>100kHz) and high-temperature (>150 ڈگری) ماحول۔ مثال کے طور پر ، C3D سیریز SIC Schottky Diode 48V/12V DC - DC تبادلوں میں کارکردگی کو 4 ٪ بہتر بناتی ہے۔
گیلیم نائٹریڈ (GAN): سوئچنگ فریکوینسی MHz سطح تک پہنچ سکتی ہے ، لیکن اس کے لئے مماثل ڈرائیور سرکٹ کی ضرورت ہوتی ہے اور اس کی قیمت بہت زیادہ ہوتی ہے۔
پیکیجنگ فارم:
سرفیس ماؤنٹ پیکیجنگ (ایس ایم ڈی): جیسے ایس ایم 4007 ایس ایم ڈی ڈایڈڈ ، گرمی کی کھپت کا علاقہ DO-41 پیکیجنگ سے تین گنا بڑا ہے ، جس سے یہ گھنے لے آؤٹ کے لئے موزوں ہے۔
ماڈیولر پیکیجنگ: جیسے پاور بلاک ماڈیولز ، متعدد چپس اور گرمی کی کھپت کے ذیلی ذخیروں کو مربوط کرنا ، RTHJC کو 50 ٪ کم کرنا۔
2. پی سی بی لے آؤٹ اور حرارت کی کھپت کا ڈیزائن
کاپر ورق ڈیزائن:
مین پاور سرکٹ بڑے - ایریا تانبے کی ورق کو اپناتا ہے ، اور کثیر - پرت تھرمل ویاس (Ø 0.3-0.5 ملی میٹر ، پچ 1 ملی میٹر) تھرمل مزاحمت کو کم کرنے کے لئے سولڈر پیڈ کے نیچے ترتیب دیا گیا ہے۔
مثال: 12 کلو واٹ ڈی سی - ڈی سی کنورٹر میں ، تھرمل ویاس کی کثافت میں اضافہ کرکے ڈایڈڈ پیڈ کا درجہ حرارت 105 ڈگری سے 78 ڈگری سے کم کیا گیا تھا۔
تھرمل تنہائی اور آزاد زون:
درجہ حرارت حساس اجزاء (جیسے کنٹرول چپس) سے 3 ملی میٹر سے زیادہ یا اس کے برابر کا فاصلہ برقرار رکھیں ، اور اگر ضروری ہو تو ، موصلیت کے لئے سلاٹ۔
گرمی کے پھیلاؤ کو یقینی بنانے کے لئے گردن کی رکاوٹ کے تنگ ڈیزائن سے پرہیز کریں۔
3. گرمی کی کھپت اسکیم کا انتخاب
عام تھرمل مزاحمت میں کمی کا اثر اور گرمی کی کھپت کے طریقہ کار کی لاگت کی سطح قابل اطلاق منظرنامے
قدرتی نقل و حمل کم طاقت (<100W) 20-50% low
جبری ایئر کولنگ میڈیم پاور (100W-5kW) 50-70 ٪
Water cooled high-power (>5KW) 70-90 ٪ اعلی
گرمی کے پائپوں/درجہ حرارت کی مساوات پلیٹوں کے مقامی ہاٹ سپاٹ (جیسے موسفٹ/ڈایڈس) 60-80 ٪ درمیانے درجے کی ہیں
کیس: ایک مخصوص الیکٹرک گاڑی چارجنگ اسٹیشن ایک پانی - ٹھنڈا پلیٹ+تھرمل کنڈکٹو سلیکون چکنائی اسکیم کو اپناتا ہے ، جو ایس آئی سی ڈایڈس کے جنکشن درجہ حرارت کو 140 ڈگری سے 95 ڈگری سے کم کرتا ہے اور بجلی کی کثافت کو 5 کلو واٹ/ایل تک بڑھاتا ہے۔
3 ، تھرمل تخروپن اور جانچ کی توثیق: کنٹرول کے خطرات کی مقدار درست کرنا
1. تھرمل الیکٹرک باہمی تعاون سے متعلق تخروپن
ٹولز: مسالہ (نقصان کا حساب کتاب)+فلوتھرم/سیپاک (تھرمل تخروپن)۔
تکنیکی عمل:
ورکنگ ویوفارم (I2F (RMS) ، I2F (AVG) ، چوٹی ویلیو V_R ، FS) ان پٹ کریں۔
ڈیٹا دستی سے VF (@ if ، tj) اور QRR (@ di/dt ، v_r) نکالیں۔
جنکشن درجہ حرارت کی تقسیم ، ترتیب اور گرمی کی کھپت اسکیم کو بہتر بنائیں۔
نتیجہ: ایک مخصوص فوٹو وولٹک انورٹر نے نقلی کے ذریعہ ڈایڈڈ جنکشن کے درجہ حرارت کی پیش گوئی کی غلطی کو 15 ڈگری سے 3 ڈگری تک کم کردیا۔
2. جانچ کے اصل طریقے
درجہ حرارت میں اضافے کا امتحان:
گرم جگہ کو تلاش کرنے میں مدد کے لئے سولڈر پیڈ کے نچلے حصے کے قریب تھرموکوپل اور ایک اورکت تھرمل امیجر کا استعمال کریں۔
بجلی بڑھانے کے لئے بوجھ کو اوپر رکھیں اور جنکشن درجہ حرارت میں تبدیلی کے منحنی خطوط کو ریکارڈ کریں۔
اعلی درجہ حرارت کی عمر:
85 ڈگری کے محیطی درجہ حرارت پر 1000 گھنٹوں کے لئے مکمل بوجھ پر چلائیں ، اور VF بڑھنے کی نگرانی کریں (ہونا چاہئے<5%).
تھرمل سائیکل ٹیسٹ:
- درجہ حرارت کو 40 ڈگری سے 125 ڈگری سے 1000 بار کے لئے سائیکل کریں اور سولڈر پرت اور پیکیجنگ کی سالمیت کو چیک کریں۔
4 ، صنعت کی درخواست کے معاملات اور معیاری تعمیل
1. عام درخواست کے منظرنامے
الیکٹرک وہیکل چارجنگ اسٹیشن:
SIC MOSFET+SIC Schottky Diode ماڈیول ، پانی - ٹھنڈا گرمی کی کھپت کو اپنانا ، IEC 61851-1 معیار میں 125 ڈگری سے کم یا اس کے برابر جنکشن درجہ حرارت کی ضرورت کو پورا کرنا۔
صنعتی انورٹر:
FF400R12KE3G IGBT ماڈیول کا استعمال کرتے ہوئے ، انجکشن کے سائز کے فن ہیٹ سنک کے ساتھ جوڑا بنا ، UL 840 معیاری درجہ حرارت میں اضافے کا امتحان پاس کیا۔
ڈیٹا سینٹر بجلی کی فراہمی:
The 48V/12V DC-DC converter adopts GaN devices and temperature equalization plates, meeting the DOE 2025 energy efficiency standard (peak efficiency>96%).
2. بین الاقوامی معیارات کی تعمیل
آئی ای سی 60747-1: زیادہ سے زیادہ جنکشن درجہ حرارت اور اسٹوریج درجہ حرارت کی حد ڈایڈس (TSTG=150 ڈگری ، 672 گھنٹے کی حد) کی وضاحت کرتا ہے۔
JEDEC JESD51: تھرمل مزاحمتی جانچ کے طریقوں کی وضاحت کریں ، بشمول مستحکم - ریاست (JESD51-1) اور عارضی (JESD51-14) ٹیسٹنگ۔
AEC - Q101: 10 سالہ وشوسنییتا کو یقینی بنانے کے لئے آٹوموٹو گریڈ ڈایڈس کو -40 ڈگری C سے 150 ڈگری C تک درجہ حرارت سائیکلنگ کی جانچ کرنی ہوگی۔