От долното{0}}странично охлаждане към горното{1}}странично охлаждане: Структурна еволюция в електрическите системи за електромобили
-Вградените зарядни устройства (OBC), DC/DC преобразуватели и инвертори са типични компоненти с-висока плътност на мощността в електрическите превозни средства. Тъй като EV платформите се развиват къмпо-висока интеграция, лек дизайн, и 800 V архитектури, изходната мощност продължава да се увеличава, докато наличното пространство за инсталиране става все по-ограничено.
За да се намали теглото на превозното средство, да се увеличи обхватът на шофиране и да се изпълнят изискванията на следващото-поколение-платформи за високо напрежение, захранващите устройства се насочват към по-висока плътност на мощността и по-малки форм-фактори. При тези условия,управление на топлината и проектиране на електрическа изолацияна захранващи устройства-като MOSFET-е изправен пред нови предизвикателства.
Защо горното{0}}странично охлаждане се превръща в предпочитан избор за висока плътност на мощността
В конвенционалните конструкции повечето MOSFETs използват долно-странично охлаждане (BSC). Типичният път на разсейване на топлината е:
Матрица → Дъно на опаковката → Спояващ слой → PCB → Радиатор / Студена плоча
В тази конфигурация топлината се пренася през слоеве за запояване и топлинни отвори в печатната платка и след това се отстранява от монтиран отдолу-радиатор или студена плоча. Този подход страда от няколко присъщи ограничения:
► Дълъг и сложен термичен път, водещ до относително висока термична устойчивост.
►Долната страна на печатната платка трябва да остане чиста за термични цели, ограничавайки разположението на компонентите.
►По-ниско използване на пространството и увеличен общ размер на платката.
В EV OBC, DC/DC преобразуватели и инвертори, където плътността на мощността продължава да расте, тези ограничения все повече ограничават оптимизацията на-ниво на системата.
В резултат на това TSC се превръща в основната архитектура за захранващи устройства и модули за захранване от следващо-поколение.
Основни предимства на горното-странично охлаждане (TSC)
В горната{0}}охлаждаща структура горната повърхност на корпуса на MOSFET е в пряк контакт с радиатор или студена плоча. Термичният път е опростен до:
Матрица → Горна част на пакета → Радиатор / Студена плоча
► По-къс термичен път и по-ниско термично съпротивление, тъй като топлината вече не трябва да преминава през печатната платка
► По-високо допустимо разсейване на мощност, особено при условия на висока преходна мощност
► Двустранно попълване на PCB, тъй като дъното на PCB вече не е необходимо за отвеждане на топлината
► Подобрена системна интеграция и съвместимост с автоматизация, поддържащи компактни и модулни дизайни
► Ефективност-на системно ниво и икономически ползи, много подходящи за електрифицирани и-масови EV приложения
Нови предизвикателства при TSC: Топлопроводимо изолационно покритие
Тъй като плътността на мощността продължава да се увеличава, интерфейсните материали трябва да доставятпо-бърза топлинна реакция,-надеждност на изолацията при високо напрежение и последователност на производството.
Традиционно интерфейсите за охлаждане от-горната страна разчитат на a"TIM + изолационен лист + TIM"сандвич структура: TIM слоевете запълват повърхностните празнини и провеждат топлина. Изолационните листове осигуряват високо{1}}електрическа изолация. Въпреки че е доказан и надежден, този подход показва ограничения в компактни системи с висока-мощност:
► Множеството интерфейси забавят преходната топлинна реакция
►Сложността на сглобяването се увеличава с по-строг контрол на толеранса
►BOM и производствените разходи продължават да растат
На този фон топлопроводимите изолационни покрития привличат вниманието като интегрирано интерфейсно решение за архитектури за горно{0}}охлаждане.
★ Едно, непрекъснато, тънко и равномерно покритие може едновременно да осигури свързване, топлопроводимост и електрическа изолация.
Серия MCOTI MEP 37: Топлопроводими изолационни покрития
За да отговори на изискванията на следващото-поколение EV захранващи системи и горните-охлаждащи захранващи устройства, MCOTI разработи топлопроводими изолационни покрития от серия MEP 37.
Серията MEP 37 може да се прилага директно към радиатори или метални основни плочи.С ултра{0}} дебелина на покритието от 100~250 μm, той осигурява диелектрична устойчивост от 3000~6000 V,формиране на решение с висока-производителност, оптимизирано за дизайни за охлаждане от-горната страна.
Ключови ползи
● Интегриране на интерфейс: Заменя традиционните изолационни листове с едно непрекъснато покритие, намалявайки броя на интерфейсите и скъсявайки топлинния път
● Изключително{0}}ниска термична устойчивост: Доколкото0,16 K·cm²/W, с отлична дългосрочна -термична стабилност
● Валидиране на-класа на надеждност на автомобилите:
■ Влажна топлина: 1539H при 85 градуса / 85% RH
■ Термичен шок: 790 цикъла при -40 до 125 градуса
■ Високо{0}}температурно стареене: 2000 H при 125 градуса
● Диелектрично издържано напрежение:4,3 kV (всички тестове преминаха с постоянни топлинни характеристики)
Намаляване на-разходите на ниво система:BOM анализът показва приблизително40% намаляване на материалните разходи,заедно с по-ниски разходи за труд и монтаж
● Висока ефективност на процеса:Нанасянето със спрей с бързо втвърдяване позволява кратки времена на цикъла и висок добив
● Мащабируемо производство:Съвместим с автоматизирани процеси на пръскане, поддържащ обемно производство и последователност на процеса
Диаграма 1: Сравнение на материалните разходи на решенията за покритие MCOTI с традиционните изолационни листове
Диаграма 2: Сравнение на материалните разходи на решенията за покритие MCOTI с традиционните изолационни листове
