Article

1 - SITUATION

2 - ÉTAPES PRINCIPALES DE CONCEPTION D’UN CONVERTISSEUR

3 - CAS PARTICULIERS

4 - ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

7 - NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : D3117 v2

Définition d’un dissipateur thermique en milieu industriel

Auteur(s) : Jean-François ROCHE

Date de publication : 10 mars 2023

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RÉSUMÉ

L’une des étapes, lors de la détermination des différents éléments constituant un convertisseur de puissance, est le choix du dissipateur qui préserve l’intégrité thermique des semi-conducteurs de puissance. Celle-ci est réalisée en maintenant la température de jonction du composant en dessous de sa valeur critique pendant le cycle de fonctionnement. Le coût du dissipateur, ou plus globalement de la fonction refroidissement, est étroitement lié au couple dissipateur-composant.

La démarche industrielle de choix d’un dissipateur est développée dans cet article, un compromis entre le calcul académique et une simulation parfois laborieuse.

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ABSTRACT

Definition of an industrial heatsink

One of the stages in the determination of the various elements constitutive of a power converter is the choice of the dissipater which preserves the thermal integrity of power semi-conductors. This integrity is achieved by maintaining the junction temperature of the component below its critical value during the operating cycle. The cost of a dissipater or more globally of the cooling function is closely linked to the coupling of the dissipater with the component.

The industrial process concerning the choice of a dissipater is presented in this article, a compromise between academic calculation and sometimes a complex simulation.

Auteur(s)

INTRODUCTION

L’une des étapes, lors de la détermination des différents éléments constituant un convertisseur de puissance, est le choix du dissipateur, afin de préserver l’intégrité thermique des semi-conducteurs de puissance. Celle-ci est réalisée en maintenant la température de jonction du composant en dessous de sa valeur critique pendant le cycle de fonctionnement.

Le coût du dissipateur, ou plus globalement de la fonction refroidissement, est étroitement lié au couple dissipateur-composant.

Par exemple, pour maintenir à température un ou deux boîtiers TO3, le coût du couple « dissipateur + ventilateur » est souvent plus important que la somme des coûts des composants à refroidir. En règle générale, plus l’application est de forte puissance, plus le couple « semi-conducteur + étages de commande » est prépondérant, face au poste dissipateur. Cela est dû en partie au coût des semi-conducteurs de puissance.

Le choix du dissipateur ne peut être effectué qu’en connaissance des éléments suivants :

  • nombre et type des composants à refroidir, donc connaissance du boîtier utilisé pour chaque composant (composant discret, module, presspack...) ;

  • pertes générées par chaque composant (dépendent du cycle de fonctionnement et de la topologie du montage), surcharges éventuelles ;

  • mode de refroidissement souhaité (convection naturelle, ventilation forcée, chambres à eau...) ;

  • contraintes mécaniques et intégration du système dans son environnement final (contraintes diélectriques, fixation du montage, mise en coffret).

L’objet de ce dossier est de développer la démarche industrielle de choix d’un dissipateur, compromis entre le calcul académique et la simulation parfois laborieuse.

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KEYWORDS

semiconductor   |   Power converter   |   convection   |   junction temperature   |   energy dissipation   |   forced convection   |   losses   |   water plate

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-d3117


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BIBLIOGRAPHIE

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  • (3) -   The next generation of cooling equipment.  -  Austerlitz http://www.austerlitz-electronic.de/AE_K2004.pdf

  • (4) -   Thermal management.  -  Ferraz Date Industries (2001). http://www.ferraz-shawmut.com/fr/resources/ pdfs/thermal-management.pdf

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  • (6) - LEFRANC (P.) -   Étude, conception et réalisation de circuits de commande d’IGBT de forte puissance.  -  Institut...

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