De la refrigeració-lateral inferior a la refrigeració lateral-superior: evolució estructural dels sistemes d'alimentació de vehicles elèctrics
Els-carregadors a bord (OBC), els convertidors DC/DC i els inversors són components típics d'alta potència-densitat dels vehicles elèctrics. A mesura que les plataformes de vehicles elèctrics evolucionen cap amés integració, disseny lleuger, i arquitectures de 800 V, la potència de sortida continua augmentant mentre l'espai d'instal·lació disponible es torna cada cop més restringit.
Per reduir el pes del vehicle, ampliar l'autonomia de conducció i complir els requisits de les plataformes d'alta-generació d'alta-generació, els dispositius de potència s'estan impulsant cap a una densitat de potència més alta i factors de forma més petits. En aquestes condicions, eldisseny de gestió tèrmica i aïllament elèctricdels dispositius d'alimentació-com ara els MOSFET-s'enfronta a nous reptes.
Per què la refrigeració-superior lateral es converteix en l'opció preferida per a una alta densitat de potència
En els dissenys convencionals, la majoria dels MOSFET adopten la refrigeració lateral inferior (BSC). El camí típic de dissipació de calor és:
Matriu → Part inferior del paquet → Capa de soldadura → PCB → Dissipador de calor / Placa freda
En aquesta configuració, la calor es transfereix a través de capes de soldadura i vies tèrmiques a la PCB, i després s'elimina mitjançant un dissipador de calor-muntat a la part inferior o una placa freda. Aquest enfocament pateix diverses limitacions inherents:
► Un recorregut tèrmic llarg i complex, que resulta en una resistència tèrmica relativament alta.
►La part inferior del PCB ha de romandre clara per a finalitats tèrmiques, limitant la col·locació dels components.
►Menor utilització de l'espai i augment de la mida general del PCB.
En els OBC EV, els convertidors DC/DC i els inversors, on la densitat de potència continua augmentant, aquestes limitacions limiten cada cop més l'optimització a nivell-del sistema.
Com a resultat, TSC s'està convertint en l'arquitectura principal per als dispositius i mòduls d'alimentació de propera{0}generació.
Avantatges clau de la-refrigeració lateral superior (TSC)
En una estructura de refrigeració-superior, la superfície superior del paquet MOSFET està en contacte directe amb un dissipador de calor o una placa freda. El camí tèrmic es simplifica a:
Troquel → Part superior del paquet → Disipador de calor / Placa freda
► Trajecte tèrmic més curt i menor resistència tèrmica, ja que la calor ja no necessita passar pel PCB
► Major dissipació de potència permesa, especialment en condicions d'alta potència transitòria
► Població de PCB de doble cara-, ja que el fons de PCB ja no és necessari per a l'eliminació de calor
► Integració de sistemes millorada i compatibilitat amb l'automatització, suportant dissenys compactes i modulars
► Nivell d'eficiència del sistema-i beneficis de costos, molt adequat per a aplicacions de vehicles elèctrics electrificats i de gran-volum
Nous reptes sota TSC: recobriment d'aïllament tèrmic conductor
A mesura que la densitat de potència continua augmentant, els materials d'interfície han de lliurarresposta tèrmica més ràpida, fiabilitat d'aïllament d'alta -tensió i consistència de fabricació.
Tradicionalment, les interfícies de refrigeració-superior depenen d'a"TIM + xapa aïllant + TIM"Estructura sandvitx: les capes TIM omplen els buits superficials i condueixen la calor. Les làmines d'aïllament proporcionen un aïllament elèctric d'alta-tensió. Tot i que demostrat i fiable, aquest enfocament mostra limitacions en sistemes compactes i d'alta potència:-
► Múltiples interfícies frenen la resposta tèrmica transitòria
►La complexitat del muntatge augmenta, amb un control de tolerància més estricte
►BOM i els costos de fabricació continuen augmentant
En aquest context, els recobriments d'aïllament conductor tèrmic estan cridant l'atenció com a solució d'interfície integrada per a arquitectures de refrigeració-superior.
★ Un recobriment únic, continu, prim i uniforme pot proporcionar simultàniament unió, conducció tèrmica i aïllament elèctric.
Sèrie MCOTI MEP 37: Recobriments aïllants tèrmicament conductors
Per respondre als requisits dels sistemes d'alimentació de vehicles elèctrics de propera generació-i dels dispositius d'alimentació refrigerats-a la part superior, MCOTI ha desenvolupat els recobriments d'aïllament tèrmic conductor de la sèrie MEP 37.
La sèrie MEP 37 es pot aplicar directament a dissipadors de calor o plaques base metàl·liques.Amb un gruix de recobriment ultra-de 100 ~ 250 μm, ofereix una capacitat de suport dielèctric de 3.000 ~ 6.000 V,formant una solució-d'alt rendiment optimitzada per a dissenys de refrigeració-superior.
Beneficis clau
● Integració d'interfícies: Substitueix les làmines d'aïllament tradicionals per un sol recobriment continu, reduint el nombre d'interfícies i escurçant el camí tèrmic
● Resistència tèrmica ultra-baixa: Tan baix com0,16 K·cm²/W, amb una excel·lent estabilitat tèrmica-a llarg termini
● Validació de la fiabilitat-automoció:
■ Calor humit: 1539H @ 85 graus / 85% RH
■ Xoc tèrmic: 790 cicles @ -40 a 125 graus
■ Envelliment a -alta temperatura: 2000H @125 graus
● Tensió de resistència dielèctrica:4,3 kV (totes les proves van passar amb un rendiment tèrmic consistent)
Reducció de costos a-sistema:L'anàlisi de BOM indica aproximadament40% reducció de costos materials,juntament amb menors costos laborals i de muntatge
● Alta eficiència del procés:L'aplicació de polvorització amb curat ràpid permet cicles curts i un alt rendiment
● Fabricació escalable:Compatible amb processos de polvorització automatitzats, donant suport a la producció en volum i la consistència del procés
Gràfic 1: Comparació dels costos dels materials de les solucions de recobriment MCOTI amb les làmines aïllants tradicionals
Gràfic 2: Comparació dels costos dels materials de les solucions de recobriment MCOTI amb les làmines aïllants tradicionals
