天博体育官方平台入口如何解决汽车大功率集成磁元件的散热难题？

　　天博体育官方平台入口如何解决汽车大功率集成磁元件的散热难题？本文将重点讨论普莱默在3DPower™散热技术方面取得的进步。磁集成的最大优点是同一元件的体积比离散方案的小。但增加功率密度会导致部件温度升高。

　　3DPower™壶型磁芯采用定制的壶型磁芯形状，是由2个感应元件集成在一起。其中一个位于壶型磁芯机体上，另一个位于壶型磁芯外侧，如同一个螺旋管。它帮助我们解决了集成磁元件的工程难题：在本产品中，由一个扼流圈和一个变压器组成。不同于其他磁集成技术，3DPower™中这两个元件共用一个磁芯体积。因此，将一个元件的磁场设计成与另一元件的磁场正交，从而产生两个独立且完全解耦的磁性元件。

　　如图1 所示，铁氧体磁芯（70a）内部有一个绕组；另一个正交绕组在外侧（70b/c/d）。磁学设计者都知道大批量生成中铁氧体磁芯易碎，尤其在机器加工绕组时。因此，需要在磁芯上覆盖一层线圈。读者可以想象出磁芯含有一个几十安培的绕组，外部覆盖一层塑料线圈且线圈上也有电线，它的温度会有多高；并且由于磁芯损耗，也导致磁芯自身发热。

　　通常，过热故障不仅是由整体温度升高引起的，而且也是因为存在过热点。过热点会在铁氧体磁芯形成温度梯度，可能会导致破碎或者性能降低。因此，产品的主要目标是在元件之间建立良好的热熔体，避免形成过热点，并且确保冷却系统散热性能良好。

　　普莱默可以提供完全定制化的 3DPower™方案。但由于其几何形状局限，主要应用包括移相全桥谐振LLC DCDC转换器。虽然该产品的输出功率范围为1 kW至11 kW，但可以按照需求增加产品的功率等级。图2描述了我们的一项新进展，一个磁芯集成三个磁元件（1个变压器和2个电感器）。图2 只是给出一个示例，说明利用我们的技术如何容易将磁元件集成在一起。

　　正确的设计和广泛的材料选择是热性能的关键因素。下图为11kW变压器，其绕组由立体平版3D打印技术制成，在磁芯底部采用水冷却。它的电线部分比磁芯温度高，尤其是在底部。

　　该方案包括在线圈上使用导热塑料材料，在电线和磁芯之间形成热熔体，例如使用导热垫或热液体间隙填充材料。在3DPower™产品中，使用热液体间隙填充材料，确保在线圈、绕组和磁芯之间形成可靠的热熔体。

　　磁芯组分为两半。将两个磁芯结合的最简单和最经济的方法是使用胶带，这是廉价和小型变压器的常用办法。这虽然不影响磁路，但两个磁芯之间的热阻很高。因此，当其中一个磁芯安装散热器时，另一个磁芯的温度梯度也很高，可能会导致铁氧体破碎。

　　在我们的研发设施内进行了测试，结果显示，当使用标准粘合剂时，两个半磁芯之间的温度梯度是高导热胶的2倍。不仅铁氧体容易破碎，而且由于电感随温度变化，两个磁芯的磁阻不同，导致性能不佳天博体育官方平台入口。

　　如上所述，壶型磁芯将覆盖一层塑料线圈，以在绕组过程中保护铁氧体和保护电绝缘。如果使用自然对流或强制对流，线圈会暴露在空气中，如果使用水冷却，线圈会与冷却板接触。

　　我们测试了三种不同塑料材料的自然对流。第一种塑料材料是常用的液晶聚合物（LCP），导热率~0.5 W/m·K ，第二种是PA6基化合物（聚酰胺），导热率1.2W/m·K，第三种也是PA6塑料材料，导热率4W/m·K。在内部采用热电偶制备三个样本，在同一操作点进行测试。记录它们的温度测量值，并用最小二乘法进行拟合（方程1）。该方程式将热模型简化为集总电容模型。

　　结果显示三个样本的最终温度相同。但导热率更高的PA6达到温度稳定要比其他样本快2倍。这表明集总电容模型方程中PA6 4W/m·K样本的“tau”系数比其他样本减半。

　　快速响应系统显示对温度变化“反映”更快、散热更快，从而降低铁氧体破碎或产生过热点的风险。因此，在这种情况下，使用高导热塑料材料对部件的热性能产生了显著的影响。我们将在下一章中讨论这是否适用于强制传导方法。

　　在电动汽车/混合动力汽车中，所有大功率磁元件必须采用强制冷却技术来降温。由于半导体功率模块连接冷却板，也可用来安装电磁元件。大多数客户只使用导热垫，但整个行业越来越趋向于使用树脂密封整个车载充电器或功率转换器。由树脂散热和电绝缘性能良好，因此减少了电力电子元件的尺寸。

　　我们使用PA6 4W/m·K和LCP样本进行了测试，二者均安装在铝箱内，采用汽车用硅树脂密封。将铝箱安装在冷却板上，中间采用导热垫，如图6所示。该测试的目的是检验导热塑料材料使用树脂密封时是否能提高整体设计。

　　结果确定了样本的温度相似，温度差仅为4ºC，如果我们考虑热电偶的准确性和建立样本间的差异性，这可以忽略不计。PA6样本的系统时间响应更慢一些（慢25%）。

　　为在所有负荷条件下测试3DPower™磁元件的电气和热性能，使用了MSPM Power GmbH提供的大功率测试装置。TTG1000SIC方波发生器是测试设备的主要部件，生成的方波信号高达1000V。方波频率的范围可以设置为10 kHz至450 kHz，也可以将占空比设置为0-100%。使用外部全波整流模块（PCK模块），与变压器或共振电路的二次侧连接，将AC信号转化为DC电压。使用该测试装置，能够很容易地在真实条件下表征磁元件。

　　元件的可靠性是一个经常被遗忘的性能点；通常只有在出现问题时才会关注这一点。大多数可靠性问题都与温度相关：着火、参数改变、铁氧体破碎、性能下降等。因此，工程师必须设计和选择最优材料来提高产品的热性能。

　　本文描述了在不同情景中选择最优材料的相关性。首先，强调在变压器的所有元件之间建立良好的热熔体，实现热到冷却源之间的连续路径。

　　最后，我们确定了在某些情况下良好的导热塑料材料也可以提高散热性能；但在其他情况下则不能。当用树脂密封部件时，标准液晶聚合物塑料上的高导热塑料材料根本不会提高散热性能。树脂成本更高，因此照例最终决定是进行性价比权衡来选择材料。

　　CHMSL代表中央高位刹车灯，安装在车辆左侧和右侧制动车灯(也称为刹车灯)的上方。根据美国国家高速公路交通安全管理局的规定，当刹车系统工作时，CHMSL要向后方司机提供明显确切的信息，告诉他们必须放慢车速。由于CHMSL安装在左右刹车灯之外，因此也被称为“第三刹车灯”。除了做制动车灯功能之外，某些车辆(如皮卡车)还具有集成在CHMSL中的倒车灯。   使用分立组件的CHMSL安装应用 在现代车辆中，CHSMSL内部的照明灯主要以发光二极管(LED)灯串为基础。用晶体管电路驱动CHMSL中的LED灯串。与开关电路相反，CHMSL LED驱动器电路通常是线性电路; 也就是说，LED由晶体管工作在其线性区域的电路驱动。 设计人员通常

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　　0、   引言   大功率电源由于其热损耗大，往往需要较大的散热器。如何有效提高散热器的传热效率成为引导该类产品热设计发展的原动力。由于传统的散热器传热效率低，特别是断面的高宽比大的散热器成型困难，而以镶齿成型散热器为代表的新散热器成型方式将逐步取代传统笨重的型材散热器。 1、   镶齿散热器的组成 1.1   基板 基板是放置发热功率器件及齿片的载体。既要将功率器件的热损耗有效的传导到基板及齿片上，又要有足够的强度，保证齿片镶接可靠。基板可以采取开成套型材模具，通过积压方式成型沟槽，便于齿片的镶接。如下图所示： 1.2   齿片     功率器件大部分热量需要通过齿片散发出去。齿片的散热面积越大，与外

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　　过去 LED 业者为了获利充分的白光LED光束，曾经开发大尺寸 LED芯片 试图藉此方式达成预期目标，不过实际上白光LED的施加电力持续超过1W以上时光束反而会下降，发光效率则相对降低20～30%，换句话说白光LED的亮度如果要比传统LED大数倍，消费电力特性希望超越荧光灯的话，就必需先克服下列的四大课题，包括，抑制温升天博体育官方平台入口、确保使用寿命、改善发光效率，以及发光特性均等化。 有关温升问题具体方法是降低封装的热阻抗;维持LED的使用寿命具体方法，是改善芯片外形、采用小型芯片;改善LED的发光效率具体方法是改善芯片结构、采用小型芯片;至于发光特性均匀化具体方法是LED的改善封装方法，而这些方法已经陆续被开发中。 解决封装的散热问

　　Luxeon 大功率LED 在散热性能方面大大地优于普通的小功率 LED ，电通道和热通道分离开，它的 LED芯片 都连接在一个金属的嵌片上，散热性能得到很大的改善。 但是，大功率LED用于特种灯具，或用于恶劣环境使用的灯具，这些灯具的外壳防护等级一般都在IP65以上，如果外壳为非金属（如塑胶）材料，尽管LED连接上了铝基板（MCPCB），但铝基板上的热量如果不能被有效地传导至外壳表面，则聚集的热量会使铝基板的温度急剧上升，导致温度过高，增加了LED失效的可能性，造成LED光衰加剧，寿命缩短。 理论上计算灯具散热的情况，灯具的导热理论有许多困难，主要的困难是传导和对流同时对热传导起着作用，而对流是在密闭空腔内的对流，

　　的计算模型 /

　　本文综合研究了边界条件设置、热阻计算、热量载荷分析和散热器等仿真建模的关键问题，并与实验室温度测量相结合来验证仿真方法的准确性。结果表明，该方法对室内照明LED 灯具能进行较为准确的散热分析，仿线℃左右，仿真结果对LED 灯具开发设计具有重要参考价值。 0 引言 LED 属于半导体发光器件，受目前LED 芯片的生产制造水平限制，LED 高功率产品输入功率仅有约20%~30%转换为光能，剩下的70%左右均转换为热能。结温升高会影响LED 的寿命、光效、光色(峰值波长)、色温、配光、可靠性、发光强度、正向电压等，而这些均是影响照明质量的重要因素。 为了控制LED 灯具的温升，保证灯具的寿命和可靠性，国内外学者针对照明用LE

　　建模仿真关键问题研究（一） /

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