晶闸管

ICS31.080.01K46中华人民共和国机械行业标准JB/T9684-2000电力半导体器件用散热器选用导则Selectingguideofheatsinkforpowersemiconductordevice.2000-04-24发布2000-10-01实施国家机械工业局发布JB/T9684-2000前言本标准是对JB/Z363-89《电力半导体器件用散热器选用导则》进行的修订.本标准编写规则按GB/T1.1-1993的规定.本标准较前版主要修订有:1扩大了标准的适用范围.前版仅适用于铸造类散热器，扩大为还适用于型材类和热管类散热器，相应补充了这两类散热器结构的特点和与器件参数的定量关系等内容.2引用标准增多。增加了型材散热器、热管散热器、1000A以上普通品闸管和1600A以上普通整流管等的引用标准.3“总则”章中增加了“散热器的型号识别”一条，其它各条有少量文字变化.4在“散热器与器件的参数关系”章中，增加了机械尺寸配合前提条件和计算参数关系的方法:在参数匹配中，增加了特大电流器件(管芯。100mm)与最大号热管散热器、水冷散热器的参数关系.除水冷散热器保留给出与115'C(今)器件的参数关系外，删去散热器与100℃和115'C(今)器件的参数关系.5增加了附录A“无露运行的冷却水最低温度”。本标准附录A是标准的附录.本标准从实施之日起，JB/Z363-89作废.本标准由西安电力电子技术研究所提出并归口。本标准起草单位:西安电力电子技术研究所、江阴市可控硅附件有限公司、鞍山鞍明热管技术有限公司。本标准起草人:秦贤满、陈振云、郭度厚、陆正柏。本标准首次发布于1989年3月29日。中华人民共和国机械行业标准电力半导体器件用散热器选用导则SelectingguideofheatsinkforpowersemiconductordeviceJBfr9684-2000代替JB/Z363-89范围本标准给出了选用散热器的总要求、一般方法、各系列散热器的特点。以及散热器和器件相关参数的定量关系，本标准适用于铸造(或压铸)工艺、型材拉制工艺和热管结构的电力半导体器件用散热器.2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时.所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性.GB/T8446.1-1987龟力半导体器件用散热器GB/T8446.2-1987电力半导体器件用散热器热阻和流阻测试方法GB/T8446.3-1988电力半导体器件用散热器绝缘件和紧固件JB/T5781-1991电力半导体器件用型材散热器技术条件JB/T5837-1991ZP系列2000A以上管壳额定整流二极管JB/T5838-1991KP系列1000A以上管壳额定反向阻断三极品闸管JB/T8157-1999电力半导体器件用型材散热体外形尺寸JB/T8757-1998电力半导体器件用热管散热器JB/T8949.1-1999电流小于100A普通整流管JB/T8949.2-1999电流大于100A普通整流管JB/T8950.1-1999.电流小于100A普通晶闸管JB/T8950.2-1999电流大于100A普通晶闸管3总则3.1选川散热器的依据选用散热器的主要依据是电力半导体器件的内热阻(结壳热阻与接触热阻之和)和耗散功率，其次是器件的最高_L作结温和冷却介质温度。3.2散热器的型号识别散热器的基本型号包括两部分。第一部分为两个汉语拼音字母，两个字母分别表示散热器类别和冷却、安装方式.表示散热器品种的第二部分为两位数字，当品种需要划分为规格时，则两位数字后以一个汉语拼音字母表示，如A.B等。表示散热器品种的两位数字越大，散热器的外形尺寸、体积越大，即散热器的热阻越小、负载能力越强.散热器的型号及其第一部分两个字母的意义分别如图1和表1所示。国家机械工业局2000-04-24批准2000-10-01实施!JB/I'9684-2000图1表1散热器类别代号及意义5(钵浩举》的执器型材类散热器热管类散热器冷却、安装方式代号及意义P自冷、片式Z自冷、螺栓式L风冷、螺栓式F风冷、平板式S水冷、平板式M自冷、模块式K风冷、模块式散热器型号第一部分两个字母是散热器系列的代号，如SF系列、S$系列等，对于确定的散热器类别.表示冷却、安装方式的一个字母即为散热器系列的代号。表1中三类散热器现行标准共有11个系列、45个品种、80个规格，各系列、品种、规格的型号如表2所示。表2系列名称品种规格型号SP系列自冷片形散热器SP11SP12SZ系列自冷螺拴形肚热器SZ13SZ14;:}:;S5Z215ASZ16SZ17SL系列风冷螺栓形散热器SL16SL117ASSL1168ASL19SL19ASL20飞SL21SF系歹i风冷平板形背盆热器SF11SF12SF13SF14SF15SF16SSFF1177ASS系列水冷平板形散热器SSI1SS12SS13SS14,SS15SS16XZ系列自冷螺拴形型材散热器XZ13十:{;;XZ15:;}:;XZ17;:});XZ17CDXL系列风冷螺拴形型材散热器XL1177AXL17BXL17CXXLL1188AXL18BCXXL19AXL19BCXL20;{;;;XF系列风冷平板形型材散热器;::;;1::;;XF16AXF16BRM系列自冷模块式热管散热器RS1018AR1IM102ABRS103.ARK系列风冷模块式热管散热器{{;;;RK02CRK03ARF系列风冷平板式热管散热器RF12RF15RF16RF17RF17ABRF118A注:SS15和SS工6尚未纳入散热器产品标准，己有制造和应用.型号中品种序号对应散热器的长、宽、高外形尺寸，对于各螺栓形散热器系列(SZ,SL.XZ,XL),同一系列中品种序号相同、规格代号不同的两种或多种散热器，它们的外形尺寸和热阻等指标均相同，品种序号后有无字母或字母不同，仅表示安装器件的有关尺寸不同，如SZ15和SZ15A的螺孔尺寸分别为M8和M10,XL20,XL20A和XL20B分别表示无中心螺孔(适用于模块)、螺孔为M24X1.5和M30X1.5的不同。对于平板形散热器系列(XF,RF)和模块用热管散热器系列(RM,RK)，同一系列JB/f9684-2000M30x1.5的不同。对于平板形散热器系列(XF,RF)和摸块用热管散热器系列(RM,RK)，一同一系列中品种序号相同而规格代号不同的两种散热器，它们的外形长和高相同，长度尺寸不同，两者的热阻也不相同，如XF15A和XF15B的L分别为140mm和180mm，热阻分别为0.065*C/W和0.055'C/W:RMOIA和RMOIB的L分别为305mm和385mm，热阻分别为0.5'C/W和0.35'C/W,3.3确定紧固力(力矩)的原则.紧固力(力矩)是连接器件和散热器的不可缺少的重要参数，正确确定和使用它，对保证器件长期稳定地工作和可靠性起着重要的作用。紧固力(力矩)是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。此力或力矩是具有一定允差范围的额定值，组装时应严格遵守这个范围。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。当器件厂未给出紧固力时，按器件管壳与散热器接触的面积，可采用1-1.5kN/cm:的紧固力。为了改善散热器与器件的接触，增加有效接触面积，提高散热效果，在散热器和器件之间可涂一薄层导电导热性物质，如硅脂。3.4散热器的额定冷却条件散热器的额定冷却条件系指按GB/T8446.2确定散热器热阻值、流阻值和特性曲线的测试条件。自冷散热器:环境空气温度不高于40'C,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'C、进口端风速为6耐5;水冷散热器:进口水温度不高于35'C、水流量为4L/min,3.5整机中选用散热器的一般原则首先应根据器件在电路中的稳、瞬态工作情况，并考虑一定的余量选择器件参数，然后根据器件参数再选用所需的散热器。3.6散热器的机械尺寸和互换性散热器与器件组装后的外形尺寸应符合有关标准的规定，如SF系列散热器组装后应符合GB/T8446.1的2.3规定。各系列平板形散热器(或模块用散热器)对于凸台平板形器件(或模块)具有良好的通用互换性。一般，两、三种散热器可用于同一种器件，一种散热器又可用于两、三种器件。散热器台面上可安装器件的最大尺寸，取决于平板形散热器的两根、二根或四根螺拴之间的最大有效开档距离，对于模块用热管散热器取决于有效台面的尺寸，这些尺寸或距离在各散热器产品标准中有详尽数据。3.7散热器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、表观质tit等技术要求应符合GB/T8446.3的规定。作为风、水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GB,;丁8446.3-1988的表1和表6分别规定的绝缘件烈号和紧固件型号与散热器型号的对应关系。散热器的绝缘性能土要取决于其绝缘件的性能，对于平板形风冷散热器还与阴、阳极两散热体之间的空气放电距离(H:尺寸)有关，此尺寸应符合GB/T8446.1表10或JB/T8757表5的规定。为确保SS系列水冷散热器的绝缘性能和不短路，应防比散热器上出现凝露，对于85%相对湿度时，通常要求环境空气温度与冷却水温度之差不大于5'C，否则冷却水系统应有加热装置。依赖于环境温度和相MY9684-2000对湿度的“无露运行最低水温”详见附录A.环境温度Ta高、相对湿度大时均要求水温提高，在相对湿度95,19寸。要求几与水温之差不大于1.5'C。而在相对湿度70%时.要求T。与水温之差不大于(9.5--11)℃。3.8选用散热器的综合考虑选用散热器时应正确识别故热器、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。一种器件仅从热阻参数岩，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LV-选取一种最佳的散热器。4选用散热器的一般方法4.1器件制造厂选用的方法4.1.1总公式器件带散热器额定或用全动态测试方法验证额定主电流时，应按最高工作结温、额定冷却条件、内热阻和正向(通态)伏安特性曲线(上限值)选用散热器，总的关系式是:R-=Tim一T凡。一(Ril十R。卜································..1)式中:R,一所求散热器的热阻，C/W;兀一最高工作结温，℃;兀—环境温度，℃，自冷或风冷为40'C、水冷为35C;R,一器件的结壳热阻，'C/W;R,-接触热阻，IC/W;P--正向(通态)耗散平均功率.W.4.1.2步骤a)由T;，时正向(通态)峰值电压上限值V,,(Vry)的伏安特性曲线上两规定点，求出门槛电压Vro和斜率电阻rT;b)按正弦半波、导通角1800的器件耗散功率公式(2)或(3)算出己。PA,}0.785Vry‘I,,+O.215踢·IAA,......................................(2).乃P编·IA,+2.47rr·几...........................................(3)式中:L-—器件的额定主电流，A.c)由凡、东和己，按公式(4)算出最大允许的器件管壳温度T}，若器件参数表中已给出T‘值，则此步骤可省略:T=TloRJ,,PAY.............................................”一(4)d)由R,、T和PA。按公式(5)算出最大允许的散热器台面温度T-今T,-R,’己r**********----*--*........................(5)e)由T,T和PA。按公式(6)算出散热器的热阻值R-R-=T,-T,.............................................(6)凡，f)查