Від нижнього-бічного охолодження до верхнього{1}}бічного охолодження: структурна еволюція в системах електропостачання
-Бортові зарядні пристрої (OBC), перетворювачі постійного/постійного струму та інвертори є типовими компонентами-високої щільності потужності в електромобілях. У міру розвитку платформ електромобіліввисока інтеграція, легкий дизайн, і 800 В, вихідна потужність продовжує зростати, тоді як доступний простір для встановлення стає дедалі обмеженішим.
Щоб зменшити вагу транспортного засобу, збільшити запас ходу та відповідати вимогам наступного-покоління-високовольтних платформ, пристрої живлення підштовхують до більшої щільності потужності та менших форм-факторів. За цих умовуправління теплом та проектування електроізоляціїсилових пристроїв-таких як MOSFET-стикається з новими викликами.
Чому верхнє-бокове охолодження стає кращим вибором для високої щільності потужності
У звичайних конструкціях більшість MOSFET використовують нижнє-охолодження (BSC). Типовий шлях розсіювання тепла:
Матрица → Нижня частина упаковки → Шар припою → PCB → Радіатор / холодна пластина
У цій конфігурації тепло передається через шари припою та теплові отвори в друковану плату, а потім видаляється радіатором або холодною пластиною-, встановленим унизу. Цей підхід має кілька внутрішніх обмежень:
► Довгий і складний термічний шлях, що призводить до відносно високого теплового опору.
►Нижня сторона друкованої плати має залишатися чистою для теплових цілей, що обмежує розміщення компонентів.
►Нижче використання простору та збільшений загальний розмір друкованої плати.
У EV OBC, DC/DC перетворювачах і інверторах, де щільність потужності продовжує зростати, ці обмеження дедалі більше обмежують оптимізацію-системного рівня.
У результаті TSC стає основною архітектурою для пристроїв і модулів живлення наступного-покоління.
Ключові переваги верхнього-бокового охолодження (TSC)
У верхній -структурі охолодження верхня поверхня корпусу MOSFET знаходиться в прямому контакті з радіатором або холодною пластиною. Тепловий шлях спрощується до:
Матриця → верхня частина упаковки → радіатор / холодна пластина
► Коротший тепловий шлях і нижчий термічний опір, оскільки більше не потрібно проходити тепло через друковану плату
► Вища допустима розсіювана потужність, особливо в умовах високої перехідної потужності
► Двостороння -заповнення друкованої плати, оскільки нижня частина друкованої плати більше не потрібна для відведення тепла
► Покращена системна інтеграція та сумісність із автоматизацією, підтримка компактних і модульних конструкцій
► Ефективність-системного рівня та економічні переваги, добре підходить для електрифікованих і-великооб’ємних електромобілів
Нові виклики під TSC: теплопровідне ізоляційне покриття
Оскільки щільність потужності продовжує зростати, матеріали для інтерфейсу повинні бути ефективнимишвидша теплова реакція,-надійність ізоляції високої напруги та послідовність виробництва.
Традиційно верхні-інтерфейси охолодження базуються на a"ТІМ + ізоляційний лист + ТІМ"сендвічна структура: шари TIM заповнюють поверхневі проміжки та проводять тепло. Ізоляційні листи забезпечують-електричну ізоляцію під високою напругою. Незважаючи на те, що цей підхід перевірений і надійний, він має обмеження в компактних системах із високою-потужністю:
► Кілька інтерфейсів уповільнюють перехідний температурний відгук
►Збільшується складність складання з жорсткішим контролем допусків
►Співтовари та витрати на виробництво продовжують зростати
На цьому фоні теплопровідні ізоляційні покриття привертають увагу як інтегроване рішення інтерфейсу для архітектур верхнього-охолодження.
★ Одне безперервне, тонке та рівномірне покриття може одночасно забезпечувати зв’язок, теплопровідність та електроізоляцію.
Серія MCOTI MEP 37: теплопровідні ізоляційні покриття
Щоб задовольнити вимоги до енергетичних систем електромобілів наступного-покоління та силових пристроїв із верхнім{1}}охолодженням, MCOTI розробила теплопровідні ізоляційні покриття серії MEP 37.
Серію MEP 37 можна застосовувати безпосередньо до радіаторів або металевих базових плит.Завдяки ультра-товщині покриття 100~250 мкм він забезпечує діелектричну здатність витримувати 3000~6000 В,формування високо{0}}продуктивного рішення, оптимізованого для верхніх{1}}конструкцій охолодження.
Ключові переваги
● Інтеграція інтерфейсу: Замінює традиційні ізоляційні листи одним суцільним покриттям, зменшуючи кількість поверхонь і скорочуючи тепловий шлях
● Над-низький термічний опір: Так низько, як0,16 К·см²/Вт, з чудовою довгостроковою-термічною стабільністю
● Перевірка-автомобільного рівня надійності:
■ Вологе тепло: 1539H при 85 градусах / 85% RH
■ Термічний удар: 790 циклів при температурі від -40 до 125 градусів
■ Високо{0}}температурне старіння: 2000 год при 125 градусах
● Витримувана напруга діелектрика:4,3 кВ (усі випробування пройшли з незмінними тепловими характеристиками)
Зниження витрат на-системному рівні:Аналіз BOM показує приблизно40% зниження матеріальних витрат,разом із меншими витратами на оплату праці та монтаж
● Висока ефективність процесу:Нанесення розпиленням із швидким затвердінням забезпечує короткий час циклу та високий вихід
● Масштабоване виробництво:Сумісний з автоматизованими процесами розпилення, підтримуючи об’ємне виробництво та послідовність процесу
Діаграма 1: Порівняння матеріальних витрат рішень MCOTI для покриття з традиційними ізоляційними листами
Діаграма 2: Порівняння матеріальних витрат рішень MCOTI для покриття з традиційними ізоляційними листами
