可控硅散热设计选型

发放编号：受控状态：QB能达通用电气股份合作公司企业标准LD-QB-C-28-A晶闸管散热器设计选型规范(第一版)1999-10-15发布1999-11-16实施宜昌市能达通用电气股份合作公司LAND能达通用电气股份合作公司质量体系文件2目录1、总则2、适用范围3、引用标准4、术语与定义5、工作程序5.1、散热器选用方法5.2、计算实例5.3、散热器选型计算需用参数编制人审核批准：LAND能达通用电气股份合作公司质量体系文件31、总则：1.1、为保证励磁产品设计生产的规范化，促进励磁产品技术水平的提高，确保励磁产品投入运行后的安全运行，制定本规范。1.2、选用散热器的基本依据电力半导体器件（以下简称器件）的耗散功率、内热阻（结壳热阻与接触热阻之和）和环境状态（温度、空气流速）、占据空间的有效容积。1.3、确定紧固力（力矩）的原则使散热器与器件组装后具有良好热接触的安装力或安装力矩。此力或力矩是具有较小范围的额定值，组装时应严格遵守不要超过这个范围。紧固力（力矩）由器件制造厂或器件标准给出，或根据紧固力（力矩）与有关参数的特性曲线确定。1.4、散热器的额定冷却条件散热器的额定冷却条件系指GB8446.1给出的散热器热阻值、流阻值和特性曲线的测试条件，并与GB8446.2的有关规定一致。自冷散热器：环境空气温度不高于40℃、空气自然对流的风速不大于0.5m/s;风冷散热器：进口空气温度不高于40℃、进口端风速为6m/s;1.5、散热器的的绝缘件和紧固件散热器的绝缘件外形尺寸、机械强度、绝缘耐压和紧固件的外形尺寸、机械强度、表面质量等技术要求应符合GB8446.3的规定。1.6、作为风冷散热器零部件的绝缘件和紧固件，有一定的通用互换性，选用时，应符合GB8446.3的表1和表6分别规定的绝缘件型号和紧固件型号与散热器型号的对应关系。1.7、选用散热器的综合考虑选用散热器时应正确识别散热器、绝缘件和紧固件的型号和意义，了解各系列散热器的散热能力范围、冷却方式、技术参数和结构特点。一种器件仅从参数看，可能有两、三种散热器均能满足，但应结合冷却、安装、通用互换和经济性综合考虑选取一种最佳的散热器。2、适用范围本指导性技术文件给出了选用散热器的总要求、一般方法，以及散热器和器件相关参数的关系。本指导性技术文件适用于铸造或压铸工艺制造的电力半导体器件用散热器。本指导性技术文件给出的选用散热器的一般方法和原则也适用于挤压工艺制造的型材散热器。LAND能达通用电气股份合作公司质量体系文件43、引用标准GB3859半导体电力变流器GB4939普通整流管GB4940普通晶闸管GB8446.1电力半导体器件用散热器GB8446.2电力半导体器件用散热器热阻和流阻测试方式GB8446.3电力半导体器件用散热器绝缘件和紧固件4、术语与定义耗散功率、内热阻、结壳热阻、接触热阻、冷却介质温度5、工作程序5.1散热器选用方法5.1.1、总公式选用散热器总的关系式（1）是：式中：Rsa——所求散热器的热阻，℃/W；Tjm——器件最高工作结温,℃;Ta——环境温度，℃；Rjc——器件的结壳热阻，℃/W;Rcs——器件与散热器的接触热阻，℃/W；PAV——器件的正向（通态）耗散平均功率，W。5.1.2、步骤a、由对应器件正向（通态）峰值电压上限值VFM(VTM)的伏安特性曲线部分，求出门槛电压VTO和斜率电阻RT；b、按正弦半波、导通角180°的器件耗散功率公式(2)或(3)算出PAVPAV=0.785VTM﹒IAV+0.215VTO﹒IAV(2)PAV=VTO﹒IAV+2.47RT﹒I2AV(3)式中:IAV——器件的额定主电流（A）。)(CSJCAVajmsaRRPTTRLAND能达通用电气股份合作公司质量体系文件5C、由RJC、TJM和PAV，按公式(4)算出最大允许的器件管壳温度Tc，若器件参数表中已给出Tc值，则此步骤可省略；Tc=Tjm—Rjc﹒PAV(4)d、由RCS、TC和PAV，按公式(5)算出最大允许的散热器温度Ts;Ts=Tc—Rcs﹒PAV(5)e、由TS、Ta和PAV，按公式(6)算出散热器件的热阻值Rsa;f、查散热器标准（GB8446.1）标准中热阻值与e项计算值相同，或小于又最接近计算值的散热器即为所选用的散热器。5.2、计算实例以我公司购买MITEL的DCR1478SY晶闸管为例:IT(AV)=1625AVTO=1.4VrT=0.31mRjc=0.019CRcs=0.002Ifn=1750A（富拉耳基），最大励磁电流为Ifmax=1925A，设功率柜为双桥并联运行，即单桥要保证1.1倍额定励电流运行，故流过每只晶闸管的电流为:IT=1925/3=641A电流波形系数为1.73，方均根电流为1.73641=1110A，因此IT(AV)=1110/1.57=707A晶闸管耗散功率：P=VTOIT(AV)+FrTI2T(AV)=1.4707+2.470.317072/1000=1372.5W如果采用桥形组件，则2只晶闸管的耗散功率为2745W。若环境温度为40C则)(RcsRjcPTTRajsa=(120-40)/2745-(0.019+0.002)=0.00814℃/W即选配的散热器的热阻必须小于0.00814℃/W。5.3、散热器选型计算所用参数为了今后技术部门设计更有依据，希望以后晶闸管及散热器供方向我们提供以下参数：晶闸管门槛电压：VTO晶闸管斜率电阻：RT晶闸管通态压降：VTM接触热阻Rcs散热器热阻Rsa散热器热阻与冷却风速的关系曲线。AVassaPTTR