Ich muss einen Kühlkörper und einen Lüfter zum Kühlen eines Dreiphasengleichrichters auswählen. Nehmen wir an, dass die Gesamtverlustleistung 1,8 kW beträgt und dass der Gleichrichter aus drei Halbbrücken-IGBT/Diodenmodulen besteht, wobei jeder Schalter 300 W verbraucht.
Mit Rth,jc (Verbindung zum Gehäuse) für den IGBT und die Diode und Rth,cs (Gehäuse zur Senke) habe ich den Wärmewiderstand Rth,sa (Senke zur Umgebung) eines Kühlkörpers berechnet, der verwendet werden sollte.
Da es jedoch sechs IGBT- / Diodenmodule gibt, habe ich mich gefragt, ob ich den endgültigen Rth,sa durch 6 teilen muss. Wenn ich dies tue, erhalte ich einen unangemessen niedrigen Rth (nach meiner nicht großen Expertenmeinung). sa von 0,015 K/W und würde einen Kühlkörper der Größe 240 x 120 x 300 mm mit Zwangsluftkühlung erfordern, in welchem Fall die Luftgeschwindigkeit 20 m/s betragen sollte.
Dieser spezielle Kühlkörper wiegt 9 kg und diese Luftgeschwindigkeit auf einer Beaufort-Windskala entspricht der Zahl 9, für die die Landbedingungen sind: Zweige brechen von Bäumen ab; behindert laut Wikipedia generell den Fortschritt. Also ich habe da starke Zweifel...
Ist dieser Wert von Rth unvernünftig oder sollte ich bei 0,9 K/W bleiben?
300W und 0,9K/W ergeben bereits 270K Temperaturunterschied.
Da die meisten Leistungshalbleiter für eine Sperrschichttemperatur von 125 °C bis 150 °C spezifiziert sind und die Umgebungstemperatur an den meisten Standorten 30 °C erreichen kann, beträgt Ihr Headroom höchstens 120 K, nicht 270 K.
Berechnen Sie Ihren Kühlkörper neu.
Oh, und wenn Sie 1,8 kW abführen müssten, denken Sie an einen Haartrockner und den Sturm, den er erzeugt.
Ein typisches "Budget" für den Temperaturabfall von der Senke zur Umgebung ist zB dT_sa = 40 K (abhängig von der gewählten T_junction, T_ambient, Rth_jc und Rth_cs). Dafür braucht man 1,8kW Halbleiterverluste
Rth_sa = 40/1800 = 0,022 K/W für Ihren Kühlkörper.
Bei erzwungener Konvektion (starker Lüfter, wie er zB bei der CPU-Kühlung verwendet wird) und handelsüblichen Kühlkörpern (Aluminium-Strangpressprofil) können Sie die Kühlkörpergröße (inklusive Lüfter) als abschätzen
Vol[dm3] = 1/(CSPI*Rth_sa) mit CSPI = 2..5 für erzwungene Konvektion
Volumen = 1/(5*0,022) = 9dm3
Dein Kühlkörper hat 8,6dm3 und sieht gut gewählt aus, rechne aber mit deinem realen „Temperaturbudget“ dT_sa nach.
Jasen
Andi aka
Quark