【选型】用于变频器功率逆变单元IGBT单管TO247-3散热的导热垫片:69-11-43416-MCS30GL

2020-02-15 世强
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水泵变频器是通过改变频率来改变水泵电机的转速与启用台数,自动调节峰谷用水量,保证供水管网压力恒定,以满足用户用水的需求,其典型应用电路示意图参考如下图1所示。


 

图1:水泵变频器功率拓扑电路图


为实现低成本设计,其功率逆变单元常用TO247-3标准封装的IGBT单管设计,单机6颗,为改善水泵变频器IGBT单管散热能力,更大程度上降低IGBT单管表面的温度,一般需要在IGBT单管背面通过导热界面材料(TIM)与散热器接触散热,其散热模型参考如下图2所示。


图2:IGBT单管散热模型示意图


针对水泵变频器IGBT单管背面与散热器间的散热材料选型时一般需要考虑以下几个因素:

1 高导热系数

2 低热阻

3 具有可压缩性,考虑到IGBT单管的容差影响,要求压缩前厚度1.5mm

4 尺寸:根据TO247-3封装的IGBT单管尺寸设计,一般选择尺寸接近21mm x 16mm,参考如下图3所示:


3IGBT单管标准TO247-3封装尺寸示意图


5 需要带胶,至少一面带胶,可以贴于IGBT单管背面,便于组装;

6 为保证安全性,导热材料需要绝缘,绝缘耐压参考IGBT单管的工作电压,通常选择耐压达650V的IGBT单管,在IGBT单管异常时出现上下管直通时,母线电压约1200V,故选择绝缘耐压能力至少1500V

7 低成本

 

针对如上的设计需求,可推荐PARKER CHOMERICS(派克顾美丽)MCS30系列导热垫片,型号为69-11-43416-MCS30GL,封装尺寸为30.2x22x1.5mm,可裁切后用于2个IGBT单管,满足设计需求,该导热垫片颜色为粉色,导热系数为3.0W/mK,双面带胶(硅胶自然粘性),绝缘耐压强度为11KVac/mm,在20psi压力和1mm的厚度下热阻仅为0.4℃-in2/W,Shore OO硬度仅为25,质地非常柔软,典型电性参数参考如下图4所示。


图4:Parker Chomerics(派克顾美丽)导热垫片69-11-43416-MCS30GL典型电性参数


最后,总结下推荐Parker Chomerics(派克顾美丽)导热垫片69-11-43416-MCS30GL的理由:

1、3.0W/mK高导热系数,可满足快速散热的设计需求;

2、11KVac/mm绝缘耐压强度,提供高安全的绝缘耐压能力;

3、压变应力小,力学强度高,耐磨损;

4、硬度小,回弹性好;

5、是一款可用于标准TO247-3封装尺寸设计的导热垫片,世强电商平台上有现货样品,可以快速支持样品服务。

 

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应用笔记或设计指南  -  PARKER CHOMERICS  - 2022/2/17 PDF 英文 下载

【经验】导热垫片老化变硬问题怎么解决?

导热垫片使用广泛,是最常用的导热界面材料,但导热垫片也存在一些问题,其中老化变硬问题比较突出,本文讲解了老化变硬问题产生的原因,危害及解决方法,给使用和开发导热垫片提供思路,并推荐固美丽的导热垫片,如MCS30、TPS55、TPS60。

设计经验    发布时间 : 2020-01-20

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