CN210573428U - 一种igbt温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种IGBT温度控制装置，包括IGBT模块、型材散热器、温度传感器、温控板和散热风机，型材散热器竖向设置以使型材散热器相邻的两个散热片之间的空气流道竖直向上，IGBT模块固定于型材散热器上，散热风机设置于型材散热器下方，温度传感器的信号输出端与温控板的温度信号输入端连接，温控板的控制信号输出端与散热风机的信号输入端连接，温度传感器用于检测型材散热器的温度信息并发送给温控板，温控板用于将温度信息与预设的温度阈值进行比较，并根据比较结果控制散热风机工作电流以调节散热风机的转速。本实用新型结构设计合理，能够实现快速稳定的散热效果，保证IGBT模块工作的稳定性，并有效延长IGBT和散热风机的使用寿命。

Description

一种IGBT温度控制装置

技术领域

本实用新型涉及IGBT温度控制技术领域，尤其涉及一种IGBT温度控制装置。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。IGBG应用广泛，例如有源设备逆变电路均是IGBT构成的，IGBT在工作过程中会根据其开关频率的高低产生不同程度的热量，IGBT开关频率越高，产生的热量越多，现有技术中，IGBT产生的热量是通过水平设置的型材散热器加固定转速的风扇进行散热的，这种散热方式中型材散热器的各散热片之间的空气流道是横向的，散热效率低，不能使IGBT在运行中产生的大量热量快速散失而容易导致IGBT因温度过高炸毁，且散热风机长时间高速运行易损坏，不利于设备长期散热，因此，如何有效控制IGBT的温升是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，特别创新地提出了一种IGBT温度控制装置，能够对IGBT进行快速、高效散热，有效解决了现有技术中通过水平设置的型材散热器加固定转速的风扇进行散热的散热方式导致散热效率低，不能使IGBT在运行中产生的大量热量快速散失而容易导致IGBT因温度过高炸毁，且散热风机长时间高速运行易损坏，不利于设备长期散热的问题。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种IGBT温度控制装置，包括IGBT模块、型材散热器、温度传感器、温控板和散热风机，所述型材散热器竖向设置以使所述型材散热器相邻的两个散热片之间的空气流道竖直向上，所述IGBT模块固定于所述型材散热器上，所述散热风机设置于所述型材散热器下方，所述温度传感器的信号输出端与所述温控板的温度信号输入端连接，所述温控板的控制信号输出端与所述散热风机的信号输入端连接，所述温度传感器用于检测所述型材散热器的温度信息并发送给温控板，所述温控板用于将所述温度信息与预设的温度阈值进行比较，并根据比较结果控制所述散热风机工作电流以调节所述散热风机的转速。

本实用新型通过将散热器竖向设置使得型材散热器相邻的两个散热片之间的空气流道竖直向上，从而形成烟囱效应，加快型材散热器内外的空气循环换热效果，提升在无风工况型材散热器的散热效率，通过将散热风机设置于型材散热器的正下方从下至上对型材散热器进行吹风散热，进一步加快型材散热器内外因烟囱效应形成的空气循环的速度，便于型材散热器快速地将IGBT模块的产生的热量导出并散发出去，通过温度传感器检测型材散热器的温度信息发送给温控板，温控板再将接收到的温度信息与预设的温度阈值进行比较，当达到散热风机开启条件时，自动开启散热风机，在散热风机开启后，继续通过温度传感器检测型材散热器的温度信息，温控板继续将温度信息与预设的温度阈值进行比较，然后根据比较结果对工作中的散热风机的转速进行控制，从而实现稳定的散热效果，保证IGBT模块工作的稳定性。

综上可知，本实用新型结构设计合理，能够实现稳定的散热效果，保证IGBT模块工作的稳定性，并有效延长IGBT和散热风机的使用寿命。

优选地，所述温度传感器设置有多个，多个所述温度传感器贴设于所述型材散热器上。通过多个温度传感器检测型材散热器不同部位的温度，提高温度检测的全面性和准确性。

优选地，所述温度传感器为PT100温度传感器。PT100温度传感器工作性能稳定，温度采集范围广。

优选地，所述型材散热器包括竖向设置的导热板，所述导热板的一侧均匀分布有竖向设置且与所述导热板垂直的若干所述散热片，所述散热片两侧均匀分布有竖向设置且与所述散热片垂直的若干散热翅片。所述IGBT模块固定设置于所述型材散热器的导热板远离所述散热片的一侧。通过导热板将IGBT产生的热量传导至散热片和散热翅片，通过在散热片上设置若干散热翅片，从而增大型材散热器的散热面积，提高散热效果。

优选地，该温度控制装置还包括主控芯片，所述主控芯片的信号输入端与所述温控板的信号输出端连接，所述主控芯片的控制信号输出端与所述IGBT模块的信号输入端连接，所述主控芯片向所述IGBT模块发送用于控制所述IGBT模块开关频率的控制信号。在IGBT模块处于大负载高功率工作状态下时，会加大IGBT模块的散热量，从而导致散热风机在最高转速时可能仍然不能很好地满足IGBT模块的散热，此时，通过主控芯片控制IGBT模块降低开关频率，避免IGBT模块因散热不畅而损坏。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型提供的一种优选实施方式中IGBT温度控制装置的俯视结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种优选实施方式中IGBT温度控制装置的电路连接示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型提供了一种IGBT温度控制装置，如图1-2所示，该装置包括IGBT模块1、型材散热器2、温度传感器3、温控板4和散热风机5，型材散热器2竖向设置以使型材散热器2相邻的两个散热片202之间的空气流道竖直向上，IGBT模块1固定于型材散热器2上，散热风机5设置于型材散热器2下方，温度传感器3的信号输出端与温控板4的温度信号输入端连接，温控板4的控制信号输出端与散热风机5的信号输入端连接，温度传感器3用于检测型材散热器2的温度信息并发送给温控板4，温控板4用于将温度信息与预设的温度阈值进行比较，并根据比较结果控制散热风机5工作电流以调节散热风机5的转速。

本实用新型通过将散热器竖向设置使得型材散热器2相邻的两个散热片202之间的空气流道竖直向上，从而形成烟囱效应，加快型材散热器2内外的空气循环换热效果，提升在无风工况下型材散热器2的散热效率，通过将散热风机5设置于型材散热器2的正下方从下至上对型材散热器2进行吹风散热，使得散热风机5能够对型材散热器2的各空气流道进行集中吹风，提高散热风机5吹出的散热风的利用率，进一步加快型材散热器2内外因烟囱效应形成的空气循环的速度，便于型材散热器2快速地将IGBT模块1的产生的热量导出并散发出去，通过温度传感器3检测型材散热器2的温度信息发送给温控板4，温控板4再将接收到的温度信息与预设的温度阈值进行比较，当达到散热风机5开启条件时，自动开启散热风机5，在散热风机5开启后，继续通过温度传感器3检测型材散热器2的温度信息，温控板4继续将温度信息与预设的温度阈值进行比较，然后根据比较结果对工作中的散热风机5的转速进行控制，从而实现稳定的散热效果，保证IGBT模块1工作的稳定性。

具体地，在本实施方式中，上述温度阈值可以设置为多个不同的温度参考值或者多个不同的温度参考范围，例如，设置成四个不同的温度参考值A、B、C、D，且A<B<C<D，当温度传感器3检测到的型材散热器2的温度信息小于A时，则不开启散热风机5，只通过型材散热器2利用烟囱效应进行自然散热；当温度传感器3检测到的型材散热器2的温度信息大于或等于A而小于B时，则通过温控板4控制散热风机5开启，并通过控制散热风机5的工作电流使得散热风机5在第一转速范围内运转；当温度传感器3检测到的型材散热器2的温度信息大于或等于B而小于C时，则通过温控板4控制散热风机5的工作电流使得散热风机5在大于第一转速范围的第二转速范围内运转；当温度传感器3检测到的型材散热器2的温度信息大于或等于C而小于D时，则通过温控板4控制散热风机5的工作电流使得散热风机5在大于第二转速范围的第三转速范围内运转；当温度传感器3检测到的型材散热器2的温度信息大于或等于D时，则通过温控板4控制散热风机5的工作电流使得散热风机5以最大额定转速运转。当然，温度阈值也可以是多个不同的温度参考范围，具体的工作原理与上述将温度阈值设置为多个不同的温度参考值的工作原理相同，在此不再赘述。

通过温度传感器3检测到的温度信息与预设的温度阈值的比较结果对散热风机5进行控制，从而通过检测到的型材散热器2的不同的温度信息对散热风机5的开关状态及运转速度进行智能控制，实现型材散热器2对IGBT模块1的快速稳定散热，保证IGBT模块1的工作性能的稳定性，并避免散热风机5一直满负荷运转而影响散热风机5的使用寿命，同时节约电能。上述的温度阈值和散热风机5的运转状态的对应关系，可以提前通过温控板4上相应的人机交互单元进行预设，并存储至温控板4内的存储器中，温度传感器3检测到的温度信息与预设的温度阈值的比较属于现有技术，具体可以采用在温控板4中集成比较器和阈值存储器实现，在此不再赘述。

在本实施方式中，如图1所示，温度传感器3设置有多个，多个温度传感器3贴设于型材散热器2上的不同部位，例如，将多个温度传感器3分别贴设于型材散热器的外周和内部通道中。通过多个温度传感器3检测型材散热器2不同部位的温度，提高温度检测的全面性和准确性。具体地，多个温度传感器3检测到的多个温度值，可以通过处理器选取其中的最高温度值，或者通过将各个温度值求平均值，或者通过预设的拟合系数进行拟合后，将最终得到的温度信息发送至温控板4，便于温控板4根据温度信息向散热风机5发送对应的控制信号。通过处理器对多个温度传感器3采集的多个温度值进行上述处理得到最终的温度信息的处理方法属于现有技术，在此不再赘述。具体地，温度传感器3可以通过导热双面胶粘设于型材散热器2的不同位置，当然也可以通过其它方式固定。

在本实施方式中，温度传感器3为PT100温度传感器3。PT100温度传感器3工作性能稳定，温度采集范围广。

在本实施方式中，型材散热器2包括竖向设置的导热板201，导热板201的一侧均匀分布有竖向设置且与导热板201垂直的若干散热片202，散热片202两侧均匀分布有竖向设置且与散热片202垂直的若干散热翅片203。IGBT模块1固定设置于型材散热器2的导热板201远离散热片202的一侧。通过导热板201将IGBT产生的热量传导至散热片202和散热翅片203，通过在散热片202上设置若干散热翅片203，从而增大型材散热器2的散热面积，提高散热效果。具体地，在本实施方式中，导热板201、散热片202和散热翅片203采用铝材或铜材一体成型。铝材或铜材导热系数高，散热效果好，将型材散热器2的各部件一体成型设置便于更好地提高导热和散热效果。

在本实施方式中，该温度控制装置还包括主控芯片6，主控芯片6的信号输入端与温控板4的信号输出端连接，主控芯片6的控制信号输出端与IGBT模块1的信号输入端连接，主控芯片6向IGBT模块1发送用于控制IGBT模块1开关频率的控制信号。在IGBT模块1处于大负载高功率工作状态下时，会加大IGBT模块1的散热量，从而导致散热风机5在最高转速时可能仍然不能很好地满足IGBT模块1的散热，此时，通过主控芯片6控制IGBT模块1降低开关频率，从源头减少IGBT模块1的发热量，避免IGBT模块1因散热不畅而损坏。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种IGBT温度控制装置，其特征在于，包括IGBT模块、型材散热器、温度传感器、温控板和散热风机，所述型材散热器竖向设置以使所述型材散热器相邻的两个散热片之间的空气流道竖直向上，所述IGBT模块固定于所述型材散热器上，所述散热风机设置于所述型材散热器下方，所述温度传感器的信号输出端与所述温控板的温度信号输入端连接，所述温控板的控制信号输出端与所述散热风机的信号输入端连接，所述温度传感器用于检测所述型材散热器的温度信息并发送给温控板，所述温控板用于将所述温度信息与预设的温度阈值进行比较，并根据比较结果控制所述散热风机工作电流以调节所述散热风机的转速。

2.根据权利要求1所述的IGBT温度控制装置，其特征在于，所述温度传感器设置有多个，多个所述温度传感器贴设于所述型材散热器上。

3.根据权利要求2所述的IGBT温度控制装置，其特征在于，所述温度传感器为PT100温度传感器。

4.根据权利要求1所述的IGBT温度控制装置，其特征在于，所述型材散热器包括竖向设置的导热板，所述导热板的一侧均匀分布有竖向设置且与所述导热板垂直的若干所述散热片，所述散热片两侧均匀分布有竖向设置且与所述散热片垂直的若干散热翅片。

5.根据权利要求4所述的IGBT温度控制装置，其特征在于，所述IGBT模块固定设置于所述型材散热器的导热板远离所述散热片的一侧。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的IGBT温度控制装置，其特征在于，还包括主控芯片，所述主控芯片的信号输入端与所述温控板的信号输出端连接，所述主控芯片的控制信号输出端与所述IGBT模块的信号输入端连接，所述主控芯片向所述IGBT模块发送用于控制所述IGBT模块开关频率的控制信号。

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