功率控制热管案例分析

一家工业电器制造商拥有一种新的电源调节和控制系统，可用的散热器空间非常有限。由于最高环境温度条件为50°C，新系统具有三个高功率IGBT，与一个小的热窗口非常接近。更复杂的是，系统存在一个瞬态条件，即每10分钟将功率加倍1分钟。Boyd曾协助过许多其他具有类似外形的项目，尽管没有这种水平的功率。

容纳散热器的机柜有两个风扇进行强制对流，但气流与另一个散热器共享，以冷却 SCR。虽然散热器被完全管道，以迫使所有可用的空气通过它们，但系统的顶部被受限制的65%气流所阻碍。新的散热器设计需要注意气流与压力下降在整个机柜中的艰难平衡。

过去，Boyd也曾使用挤压解决方案解决过类似的应用，但是由于这种高功率，挤压的翅片密度不会削减它。采用翅片密度较高的粘结翅片方法，增加传热表面积。下一个性能增强是将功率分散到尽可能多的基础中，以降低局部热点的温度。在每个IGBT下使用多个热管，每个设备的有效占地面积都增加了。这使得热量更容易进入不直接超过IGBT的鳍片。

根基中嵌入的热管有助于满足 9 分钟稳定状态的热要求，但双功率 1 分钟瞬态的性能仍然不足。为了给散热器带来性能颠簸，热管从底座顶部运行，然后穿过散热片的中间。通过将热量输送到鳍中间，离底座最远的鳍尖变得更加有效。

在进行了大量的热CFD设计工作之后，制造了样机并进行了测试，而结果令人满意。此设计现在已成功量产。

最终结果是一个非常高效的散热器，其体积不会超过典型的挤出或普通粘结翅片散热器。