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英诺赛科氮化镓热设计指导(1)

06/10 11:44
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随着电子技术的不断发展,电子产品日益趋向于小型化、高频高性能化,因此 PCB电子元器件的密度也越来越大,芯片的尺寸越来越小,电子设备工作的热流密度也不断增大。根据相关调查显示,温度、振动、湿度和灰尘等因素是电力电子产品失效的主要原因其中55%为工作温度过高引起。电子产品一旦出现某个器件温度过高,必然限制功率的传输和功率的提升。在大多数场景中限制功率提升的均为开关管的热。热设计在电力电子中尤为重要。

GaN功率器件随着器件TJ升高,其RDS(on)随TJ变大而变大,同时GM(跨导)随TJ变大而减小。TJ升高导致器件的导通损耗和开关损耗均增大,进而降低系统效率。对于电源设计而言,热系统至关重要。

高效率、高集成度和高功率密度发展是电源的重要方向。对于电源设计人员而言,功率器件和电源系统的热设计是非常有挑战。针对系统级散热,考虑系统成本,可以选择不同的散热方式,如风冷,液冷等。对于复杂的电源系统,可以采用区域化,将不同的功能合理分布,实现最佳的热设计,如在一些设计风道时,尽可能采用直线风道设计,降低空气阻力,最大化实现散热。针对功率管的散热,主要从两个方面下手:一是控制元器件的内热阻(结热阻),一般元器件规格书中有参考值;二是通过控制元器件外热阻(器件与空气的热阻、器件与PCB的热阻等)。

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