[發(fā)明專利]一種功率元器件共用散熱器的二級(jí)散熱構(gòu)造

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210021955.6
• 申請(qǐng)日: 2012-02-01
• 公開（公告）號(hào): CN102548366A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡廣武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 胡廣武
• 主分類號(hào): H05K7/20
• 分類號(hào): H05K7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種功率元器件的散熱構(gòu)造，特別是多路功率元器件共用散熱器的散熱構(gòu)造。

背景技術(shù)

在開關(guān)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器等多路功率元器件共用一個(gè)散熱器的場合，功率元器件散熱是一個(gè)重要的問題。由于多路功率元器件共用一個(gè)鋁散熱器，就必須使功率元器件與共用鋁散熱器之間絕緣，目前在各路開關(guān)元器件與鋁散熱器之間采用絕緣導(dǎo)熱布或絕緣導(dǎo)熱膜隔離。由于絕緣導(dǎo)熱布或絕緣導(dǎo)熱膜的導(dǎo)熱系數(shù)很小，通常只有鋁散熱器的不足百分之一，使功率元器件的管芯熱量散不出來。目前絕大多數(shù)大功率開關(guān)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器采用多管并聯(lián)結(jié)構(gòu)，即用多個(gè)功率元器件去分擔(dān)大電流負(fù)載，使得每個(gè)功率元器件的電流較小，產(chǎn)生的熱量也小，以期解決散熱問題。這樣不但增加了成本，還造成了多管共同工作時(shí)的均流問題，而影響均流的主要因素阻抗，在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程中都很難掌控，成為影響開關(guān)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器壽命的另一個(gè)主要原因。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)方案的不足，提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單、散熱速度快、成本低、質(zhì)量可靠、安裝方便的功率元器件共用散熱器的二級(jí)散熱構(gòu)造。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種功率元器件共用散熱器的二級(jí)散熱構(gòu)造：在傳統(tǒng)的由共用散熱器、絕緣導(dǎo)熱層、功率元器件的組成的散熱結(jié)構(gòu)中的絕緣導(dǎo)熱層與功率元器件之間加入一個(gè)具有功率元器件散熱速度放大作用的功率單元散熱片。使傳統(tǒng)的共用散熱器的功率元器件主要散熱途徑：由功率元器件到絕緣導(dǎo)熱層，到共用散熱器；改變?yōu)楸景l(fā)明的：由功率元器件到功率單元散熱片，到絕緣導(dǎo)熱層，到共用散熱器。散熱傳導(dǎo)能力由傳統(tǒng)的功率元器件低速傳導(dǎo)到共用散熱器；改變?yōu)楸景l(fā)明的功率元器件高速傳導(dǎo)至功率單元散熱片，然后在以比傳統(tǒng)方式大數(shù)倍的速度傳導(dǎo)到共用散熱器。

所述共用散熱器為鋁制的散熱器殼體與安裝過渡部分或鋁制的散熱器殼體或與殼體不連接的散熱器。

所述絕緣導(dǎo)熱層為導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于空氣導(dǎo)熱系數(shù)的絕緣材料制造的絕緣導(dǎo)熱布或絕緣導(dǎo)熱膜或可凝固的絕緣導(dǎo)熱膠。

所述功率單元散熱片的材料為鋁或鋁合金或銅。

所述絕緣導(dǎo)熱層和功率單元散熱片可以是預(yù)先制造結(jié)合好的整體。只要符合與功率元器件接觸的部分是功率單元散熱片，絕緣導(dǎo)熱層處于功率元器件與功率單元散熱片接觸面的對(duì)面或平行截面的位置。既具備功率元器件與功率單元散熱片之間熱量快速傳導(dǎo)功能；又具備功率單元散熱片與共用散熱器之間的絕緣導(dǎo)熱功能的實(shí)質(zhì)要求即可。

所述絕緣導(dǎo)熱層和功率單元散熱片可以是預(yù)先制造結(jié)合好的整體。還可以是未經(jīng)過布線加工的鋁基板；也可以是腐蝕掉覆銅層的鋁基板。

所述功率元器件主要指直插功率開關(guān)管。

所述功率元器件的散熱面與功率單元散熱片緊密接觸。

顯然，由于功率單元散熱片與功率元器件直接接觸，可使得功率元器件管芯的熱量以比傳統(tǒng)散熱方式高一百多倍(功率單元散熱片的材質(zhì)為鋁或鋁合金)或二百多倍(功率單元散熱片的材質(zhì)為銅)的速度迅速傳導(dǎo)到功率單元散熱片上；由于功率單元散熱片與絕緣導(dǎo)熱層的接觸面積大于傳統(tǒng)散熱方式的功率元器件與絕緣導(dǎo)熱層的接觸面積的數(shù)倍，因而，功率單元散熱片上的熱量又以比傳統(tǒng)散熱方式高數(shù)倍的速度傳導(dǎo)至共用散熱器上。以功率單元散熱片采用的材料為鋁合金AA1070且表面面積為10cm²，絕緣導(dǎo)熱層采用最好的導(dǎo)熱系數(shù)為2.5的絕緣導(dǎo)熱膜為例，本發(fā)明的功率元器件共用散熱器的二級(jí)散熱構(gòu)造的功率元器件到共用散熱器的散熱速度較傳統(tǒng)方式提高了300多倍。起到了散熱速度放大作用。

本發(fā)明有針對(duì)性解決功率元器件的管芯散熱問題，有效降低功率元器件管芯溫度，不但延長功率元器件壽命，而且在相同電流的條件下有效減少功率元器件使用數(shù)量。既提高了質(zhì)量，又降低了成本。在已經(jīng)應(yīng)用的傳統(tǒng)散熱方式的30只功率元器件的三相直流無刷電動(dòng)車控制器中，同等功率的條件下，使功率元器件減少到18只。同時(shí)無故障率也有很大的提高。每個(gè)控制器減少器件成本近20元人民幣。

附圖說明

圖1、側(cè)向示意圖

圖2、A-A向放大示意圖

圖3、安裝示意圖

圖中包括：共用散熱器1，絕緣導(dǎo)熱層2，功率單元散熱片3、功率元器件4，安裝固定板5。

具體實(shí)施方式