隨著科技的快速發(fā)展，熱管理技術(shù)也在不但發(fā)展，熱管理涵蓋了與電子設(shè)備和電路中產(chǎn)生的熱量的產(chǎn)生，控制和散發(fā)有關(guān)的所有技術(shù)解決方案。每個電子組件在其運行過程中都會產(chǎn)生一定量的熱量，這些熱量可能會對組件本身的性能和可靠性產(chǎn)生負面影響。在每個電子領(lǐng)域中，趨于使封裝尺寸盡可能減小的趨勢進一步復(fù)雜化，隨之而來的是散熱問題。半導(dǎo)體的結(jié)溫應(yīng)保持在制造商設(shè)定的極限以下;否則，可靠性和組件壽命都會受到影響。
熱管理挑戰(zhàn)
熱管理策略應(yīng)適用于任何能夠產(chǎn)生熱量的電子設(shè)備。在汽車行業(yè)中，由于極端溫度以及冷熱條件的變化，這一方面至關(guān)重要，以確保高度的可靠性和安全性。電子設(shè)計人員面臨的最大挑戰(zhàn)之一是再現(xiàn)或模擬最嚴酷的工作條件，即那些電子設(shè)備承受高熱應(yīng)力的條件。通過使用計算流體動力學(xué)(CFD)模擬軟件可以簡化此任務(wù)，該軟件簡化了大功率電子設(shè)備的開發(fā)。汽車功率器件熱管理的主要挑戰(zhàn)是高功率密度，惡劣的環(huán)境條件，產(chǎn)品小型化和成本降低。必須采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣斫鉀Q熱管理問題，從傳統(tǒng)的措施(散熱器，熱管和風(fēng)扇)到更具創(chuàng)新性的措施(制冷劑冷卻，緊湊型熱交換器，微熱電冷卻器，相變材料，冷板冷卻)。熱管理的最新趨勢是通過開發(fā)諸如納米技術(shù)和智能材料之類的高級解決方案，從單相傳熱技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘞鄠鳠峒夹g(shù)。
汽車應(yīng)用
車載電子設(shè)備的數(shù)量，價值和復(fù)雜性不斷增長。這使得功率器件的熱管理更加困難，同時也變得更加重要。乘客艙中散熱最高的動力設(shè)備包括通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)，無線電和信息娛樂系統(tǒng)，儀表板，儀表和平視顯示器。乘客艙外部的動力裝置包括發(fā)動機控制單元(ECU)，制動系統(tǒng)控制單元和不同類別的傳感器。這些設(shè)備帶來的主要挑戰(zhàn)涉及發(fā)動機艙內(nèi)達到的高工作溫度，環(huán)境條件在很大的數(shù)值范圍內(nèi)變化以及適用于汽車領(lǐng)域的標準提出的非常嚴格的要求。電子設(shè)備，特別是那些安裝在乘客艙外部的設(shè)備，通常被密封以防止?jié)駳膺M入：這方面使冷卻更加復(fù)雜，冷卻仍然限于基于傳導(dǎo)和對流的技術(shù)。
容納在發(fā)動機罩中的電子元件會暴露在高溫下，并且存在散熱問題，這也與占地面積非常小有關(guān)。混合動力(HEV)和電動(EV)汽車的擴散日趨明顯，這需要電動機和電池都需要冷卻。涉及的功率水平也很高，這也取決于車輛的“電氣化”程度。在“全混合動力”車輛中，功率值最高，達到15kW以上，電壓高于100V。因此，有必要使用先進的冷卻技術(shù)，該技術(shù)基于使用散熱器，熱交換器和電動泵進行液體冷卻。在HEV和EV車輛中，電力電子設(shè)備執(zhí)行相關(guān)任務(wù)，例如控制電動機，與電子控制單元通信和診斷。除ECU外，其他典型組件還有逆變器和一個或多個DC-DC轉(zhuǎn)換器。為了使功率設(shè)備保持在建議的溫度范圍內(nèi)，應(yīng)將其連接到車輛的冷卻/加熱系統(tǒng)。
商業(yè)級解決方案
汽車應(yīng)用需要符合該部門設(shè)想的可靠性和安全性標準的功率設(shè)備，例如AEC-Q100和AEC-Q101。英飛凌科技公司在為汽車市場開發(fā)和制造電子組件方面擁有四十多年的經(jīng)驗，擁有眾多的半導(dǎo)體產(chǎn)品可以滿足每個汽車領(lǐng)域的需求。 Tempfet尤其通過其溫度傳感器提供第一級的溫度和電流保護。溫度傳感器位于外部引腳上，可直接進行門訪問和靈活的溫度響應(yīng)控制。圖1顯示了Tempfet器件的簡化框圖，該器件能夠以高達1 MHz的開關(guān)頻率工作，并具有擴展的溫度范圍(從-40°C至+ 175°C)。
意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)擁有一系列適合汽車應(yīng)用的功率器件。其中包括PowerFLAT系列汽車功率MOSFET，它們封裝在5x6mm微型雙面冷卻(DSC)封裝中。新的MOSFET(封裝如圖2所示)使汽車電子控制單元(ECU)的功率密度得以提高，它們是用于汽車電機控制應(yīng)用，反向電池保護和高性能電源開關(guān)的40V器件。 0.8mm高的PowerFLATTM 5×6 DSC保留了標準封裝的占位面積和熱效率高的底側(cè)設(shè)計，同時露出了頂側(cè)源電極以進一步增強散熱，從而簡化了熱管理。
安森美半導(dǎo)體提供全面的創(chuàng)新型節(jié)能電源設(shè)備產(chǎn)品組合，提供NVG800A75L4DSC，一種750V-800A電源模塊，該模塊具有雙面冷卻功能，且占地面積小，適用于混合動力(HEV)和電動汽車(EV)牽引逆變器應(yīng)用。該模塊由半橋配置的兩個窄臺面場截止IGBT組成。提供了雙面液體冷卻散熱器參考設(shè)計以及完整的逆變器套件(NVG800A75L4-EVK)，可簡化設(shè)計。以上就是汽車功率器件的熱管理，希望能給大家參考意見。