Iš apačios-Šoninis aušinimas iki viršaus-Šoninis aušinimas: EV maitinimo sistemų struktūrinė raida
Į{0}}įmontuoti įkrovikliai (OBC), DC/DC keitikliai ir inverteriai yra tipiški didelio galingumo-tankio komponentai elektromobiliuose. EV platformoms tobulėjantdidesnė integracija, lengvas dizainas, ir 800 V architektūros, išėjimo galia ir toliau didėja, o turima įrengimo erdvė tampa vis labiau ribota.
Siekiant sumažinti transporto priemonės svorį, išplėsti važiavimo atstumą ir atitikti naujos-kartos aukštos-įtampos platformoms keliamus reikalavimus, galios įrenginiai stumiami prie didesnio galios tankio ir mažesnių formų. Esant tokioms sąlygoms,šilumos valdymo ir elektros izoliacijos projektavimasgalios įrenginių,-tokių kaip MOSFET-, susiduria su naujais iššūkiais.
Kodėl viršutinis{0}}šoninis aušinimas yra tinkamiausias pasirinkimas, kai naudojamas didelis galios tankis
Įprastose konstrukcijose dauguma MOSFET naudoja apatinį{0}}šoninį aušinimą (BSC). Tipiškas šilumos išsklaidymo kelias yra:
Štampas → Pakuotės dugnas → Litavimo sluoksnis → PCB → Radiatorius / Šalta plokštė
Esant tokiai konfigūracijai, šiluma per litavimo sluoksnius ir šilumines angas perduodama į PCB, o po to pašalinama apačioje{0}}montuojama aušintuvu arba šalta plokšte. Šis metodas turi keletą būdingų apribojimų:
► Ilgas ir sudėtingas šiluminis kelias, dėl kurio gana didelė šiluminė varža.
►Didžiosios plokštės apatinė pusė turi likti laisva dėl šiluminių priežasčių, ribojant komponentų išdėstymą.
►Mažesnis vietos panaudojimas ir didesnis bendras PCB dydis.
EV OBC, DC/DC keitikliuose ir inverteriuose, kur galios tankis ir toliau didėja, šie apribojimai vis labiau riboja sistemos{0}}lygio optimizavimą.
Todėl TSC tampa pagrindine naujos{0}}kartos maitinimo įrenginių ir maitinimo modulių architektūra.
Pagrindiniai viršutinio{0}}šoninio aušinimo (TSC) pranašumai
Viršutinėje{0}pusės aušinimo struktūroje MOSFET paketo viršutinis paviršius tiesiogiai liečiasi su aušintuvu arba šaltąja plokšte. Šiluminis kelias supaprastinamas taip:
Die → Pakuotės viršus → Radiatorius / Šaltoji plokštė
► Trumpesnis šiluminis kelias ir mažesnė šiluminė varža, nes šilumai nebereikia praeiti per PCB
► Didesnis leistinas galios išsklaidymas, ypač didelės pereinamosios galios sąlygomis
► Dvipusis{0}}PCB rinkinys, nes šilumai pašalinti PCB dugnas nebereikalingas
► Patobulintas sistemos integravimo ir automatizavimo suderinamumas, palaikomas kompaktiškas ir modulinis dizainas
► Sistemos{0}}lygio efektyvumo ir sąnaudų pranašumai, puikiai tinka elektrifikuotoms ir didelės{1}}tūrio EV programoms
Nauji TSC iššūkiai: šilumai laidžioji izoliacinė danga
Kadangi galios tankis ir toliau didėja, sąsajos medžiagos turi būti tiekiamosgreitesnė šiluminė reakcija, aukštos{0}}įtampos izoliacijos patikimumas ir gamybos nuoseklumas.
Tradiciškai viršutinės{0}}šoninės aušinimo sąsajos priklauso nuo a"TIM + izoliacijos lakštas + TIM"sumuštinių struktūra: TIM sluoksniai užpildo paviršiaus tarpus ir praleidžia šilumą. Izoliaciniai lakštai užtikrina aukštos-įtampos elektros izoliaciją. Nors šis metodas yra įrodytas ir patikimas, jis rodo apribojimus kompaktiškose, didelės galios{3}}sistemose:
► Kelios sąsajos sulėtina trumpalaikį šiluminį atsaką
►Surinkimas tampa sudėtingesnis, o tolerancijos kontrolė yra griežtesnė
►BOM ir gamybos sąnaudos toliau auga
Atsižvelgiant į tai, šilumai laidžios izoliacinės dangos sulaukia dėmesio kaip integruotos sąsajos sprendimas, skirtas aukščiausios{0}šoninės aušinimo architektūroms.
★ Viena ištisinė, plona ir vienoda danga gali vienu metu užtikrinti sukibimą, šilumos laidumą ir elektros izoliaciją.
MCOTI MEP 37 serija: šilumai laidžios izoliacinės dangos
Siekdama patenkinti naujos -kartos EV maitinimo sistemų ir viršutinių-pusėje aušinamų maitinimo įrenginių reikalavimus, MCOTI sukūrė MEP 37 serijos šilumai laidžias izoliacines dangas.
MEP 37 serija gali būti tiesiogiai dedama ant radiatorių arba metalinių pagrindo plokščių.Itin plonos 100–250 μm dangos storis{0}} užtikrina 3 000–6 000 V dielektrinį atsparumąsukurti didelio{0}}našumo sprendimą, optimizuotą aukščiausios-pusės aušinimo konstrukcijoms.
Pagrindiniai privalumai
● Sąsajos integravimas: Pakeičia tradicinius izoliacinius lakštus viena ištisine danga, sumažindama sąsajų skaičių ir sutrumpindama šilumos kelią
● Itin-maža šiluminė varža: Taip žemai kaip0,16 K·cm²/W, pasižymintis puikiu ilgalaikiu -terminiu stabilumu
● Automobilių{0}}patikimumo patikrinimas:
■ Drėgnas karštis: 1539 H @ 85 laipsniai / 85 % RH
■ Terminis šokas: 790 ciklų nuo –40 iki 125 laipsnių
■ Senėjimas aukštoje{0}}temperatūroje: 2000 H @ 125 laipsnių
● Dielektrinė atsparumo įtampa:4,3 kV (visi bandymai buvo išlaikyti esant pastoviam šiluminiam efektyvumui)
Sistemos{0}}kaštų mažinimas:KMK analizė rodo apytiksliai40% medžiagų sąnaudų mažinimas,kartu su mažesnėmis darbo ir surinkimo sąnaudomis
● Aukštas proceso efektyvumas:Purškimas su greitu kietėjimu užtikrina trumpą ciklo laiką ir didelį derlių
● Keičiama gamyba:Suderinamas su automatizuotais purškimo procesais, palaiko gamybos apimtis ir proceso nuoseklumą
1 diagrama: MCOTI dangos sprendimų su tradiciniais izoliaciniais lakštais medžiagų sąnaudų palyginimas
2 diagrama: MCOTI dangos sprendimų su tradiciniais izoliaciniais lakštais medžiagų sąnaudų palyginimas
