Kühlung von Leistungelektronik optimieren Modul ganz cool #####

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Vergleichbare Ergebnisse in einem zweiten Arbeitspunkt (50 A, 1,6 V) bestätigten das Resultat. Insgesamt ergibt die Überprüfung durch Messung, dass der zugrunde gelegte thermische Widerstand von 0,13 K/W bei Trench-FET-Nennverlustleistung richtig gewählt war und in der Praxis durch das aufgezeigte Entwärmungskonzept realisierbar ist. Dieses Konzept ist hierbei sehr stark von den Einbaubedingungen im kundenspezifischen Anwendungsfall abhängig.

Fazit: Innerhalb des Gemeinschaftsprojektes ließ sich nachweisen, dass die Ergebnisse von FE- und CFD-Simulation mit der Realität sehr gut übereinstimmen. Für die Modellbildung von Leistungsmodulen ist die genaue Kenntnis der Eingabeparameter Voraussetzung. Die Ergebnisse lassen sich praxisnah verwerten und führen zur Entwicklung einer sehr guten thermischen Lösung. Mit der aufgezeigten Vorgehensweise, das Modul mit der Befestigung durch FE-Simulation zunächst zu simulieren und im Verbund zu optimieren, war eine gesamtheitliche Lösung unter Berücksichtigung der thermisch-mechanischen Wechselwirkungen im Betrieb machbar. Aus der CFD-Thermosimulation ergibt sich die Definition des optimalen Entwärmungskonzepts im kundenspezifischen Anwendungsfall bereits vor dem Prototypenbau, um wärmebedingte Ausfälle später zu vermeiden. Die Nutzung dieser Möglichkeiten bringt entscheidende technische, wirtschaftliche und zeitliche Vorteile im Wettbewerb. Das System ist ein geschlossener Wirkungskreis, den es in einem zukünftigen Analyseschritt durch die Untersuchung der Auswirkungen der optimierten Kühlung auf die elektronische Schaltung und die temperaturabhängigen Kennfelder der Leistungshalbleiter weiter zu beschreiben gilt.

Ixys Semiconductor
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Olaf Zschieschang ist bei IXYS Semiconductor für die Entwicklung von Leistungshalbleiter-Bauteilen verantwortlich, Dr. Wilhelm Pohl ist Vertriebsleiter bei Kunze Folien, Michael Probst ist Vorstand bei ISKO engineers, Jürgen Schmidt ist Entwicklungsconsultant bei ServiceForce, Erwin Nagy ist Inhaber des Konstruktionsbüros E. Nagy

Caspar Grote, DESIGN&ELEKTRONIK