FR2751132A1 - Cooling block for power semiconductor e.g. gate turn=off thyristor firer - Google Patents
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Abstract
Description
PLAQUE A FLUIDE DE REFROIDISSEMENT ET DISPOSITIF A SEMI
CONDUCTEURS DE PUISSANCE COMPORTANT UNE TELLE PLAQUE
La présente invention concerne les dispositifs à semiconducteurs de puissance, en général, et porte, plus particulièrement, sur une plaque à fluide de refroidissement et sur un dispositif à semi-conducteurs de puissance comportant une telle plaque.COOLING PLATE AND SEMI-DEVICE
POWER CONDUCTORS HAVING SUCH A PLATE
The present invention relates to power semiconductor devices, in general, and relates, more particularly, to a cooling fluid plate and to a power semiconductor device comprising such a plate.
Les convertisseurs d'énergie de l'art antérieur nécessitant un refroidissement des semi-conducteurs de puissance performant sont basés sur deux modes de refroidissement. The energy converters of the prior art requiring cooling of high-performance power semiconductors are based on two cooling modes.
Conformément à un premier mode de refroidissement, les allumeurs de thyristors du type GTO dissipant suffisamment de calories sont refroidis séparément. In accordance with a first cooling mode, the GTO type thyristor ignitors dissipating enough calories are cooled separately.
Dans un premier mode de réalisation connu de ce premier mode de refroidissement, les allumeurs du type GTO sont traversés par un air ambiant dont la circulation peut être forcée. In a first known embodiment of this first cooling mode, the GTO type igniters are crossed by ambient air whose circulation can be forced.
Dans un autre mode de réalisation connu de ce premier mode de refroidissement, les allumeurs de thyristors du type
GTO comportent un système de refroidissement suffisamment dimensionné pour que la convection naturelle permette un bon refroidissement.In another known embodiment of this first cooling mode, thyristor igniters of the type
GTO have a cooling system sufficiently dimensioned for natural convection to allow good cooling.
Ces deux modes de réalisation présentent l'inconvénient d'être en contact direct avec un air ambiant pouvant être pollué ce qui à terme peut engendrer des pollutions importantes sur le système allumeur et donc détruire celui-ci. These two embodiments have the drawback of being in direct contact with ambient air which can be polluted, which in the long term can cause significant pollution on the igniter system and therefore destroy it.
Une solution connue pour diminuer ce risque d'incident est d'utiliser un filtre à air. A known solution to reduce this risk of incident is to use an air filter.
Cette solution permet de supprimer la pollution mais nécessite toutefois une maintenance supplémentaire consistant à nettoyer ou remplacer les filtres. This solution makes it possible to remove the pollution but nevertheless requires additional maintenance consisting in cleaning or replacing the filters.
Conformément à un second mode de refroidissement, les éléments semi-conducteurs sont également refroidis. In accordance with a second cooling mode, the semiconductor elements are also cooled.
Cependant, compte tenu des caractéristiques des éléments semi-conducteurs et de la compacité de plus en plus poussée des convertisseurs, les convertisseurs sont refroidis par des systèmes où l'air ambiant n'est pas utilisé directement. However, given the characteristics of the semiconductor elements and the increasing compactness of the converters, the converters are cooled by systems where the ambient air is not used directly.
L'état de la technique comprend deux grandes familles de refroidissement. The state of the art comprises two main families of cooling.
La première famille concerne les systèmes à convection, notamment à huile ou à eau. The first family concerns convection systems, in particular oil or water.
La seconde famille concerne les systèmes à changement de phase, par exemple les systèmes à caloduc ou les systèmes immergés, utilisant des fluides caloporteurs. The second family concerns phase change systems, for example heat pipe systems or submerged systems, using heat transfer fluids.
Un but de l'invention est la réalisation d'une plaque à fluide de refroidissement pour dispositif à semiconducteurs de puissance. An object of the invention is the production of a cooling fluid plate for a power semiconductor device.
Un autre but de l'invention est un dispositif à semiconducteurs de puissance dont le refroidissement est basé sur un nouveau principe. Another object of the invention is a power semiconductor device whose cooling is based on a new principle.
Pour ce faire, le dispositif à semi-conducteurs de puissance de l'invention combine le système à convection de fluide de refroidissement des semi-conducteurs de puissance au système de refroidissement des allumeurs de GTO. To do this, the power semiconductor device of the invention combines the cooling fluid convection system of the power semiconductors with the cooling system of the GTO igniters.
En d'autres termes, le système de refroidissement des allumeurs est également utilisé comme circuit d'alimentation en eau des systèmes de refroidissement des semi-conducteurs constituant le convertisseur d'énergie. In other words, the igniter cooling system is also used as the water supply circuit for the semiconductor cooling systems constituting the energy converter.
C'est donc le mérite de la demanderesse que de proposer un dispositif à semi-conducteurs de puissance combinant le circuit hydraulique de refroidissement des éléments semi-conducteurs de puissance et le circuit d'alimentation en eau des modules de puissance. It is therefore the merit of the applicant to propose a power semiconductor device combining the hydraulic cooling circuit of the power semiconductor elements and the water supply circuit of the power modules.
Conformément à l'invention, la plaque à fluide de refroidissement combine le circuit hydraulique de refroidissement d'éléments semi-conducteurs de puissance et le circuit d'alimentation en fluide de modules de puissance. According to the invention, the coolant plate combines the hydraulic circuit for cooling power semiconductor elements and the fluid supply circuit for power modules.
La plaque à fluide de refroidissement de l'invention satisfait également à l'une au moins des caractéristiques suivantes:
- elle comporte une plaque de circulation du fluide de refroidissement comportant au moins une face sur lesquelles sont susceptibles d'être disposés lesdits éléments semiconducteurs de puissance de manière à permettre un échange thermique,
- elle comporte un circuit hydraulique permettant la distribution complète de 1 l'ensemble des systèmes de refroidissement desdits éléments semi-conducteurs de puissance,
- le fluide de refroidissement est un liquide quelconque.The coolant plate of the invention also satisfies at least one of the following characteristics:
- it includes a cooling fluid circulation plate comprising at least one face on which said semiconductor power elements are capable of being arranged so as to allow heat exchange,
it comprises a hydraulic circuit allowing the complete distribution of 1 all of the cooling systems of said power semiconductor elements,
- the cooling fluid is any liquid.
Conformément à l'invention, le dispositif à semiconducteurs de puissance comporte une plaque à fluide de refroidissement selon l'une quelconque des revendications. According to the invention, the power semiconductor device comprises a coolant plate according to any one of the claims.
Un avantage de la plaque à fluide de refroidissement de l'invention est de cumuler plusieurs fonctions. An advantage of the coolant plate of the invention is to combine several functions.
Un autre avantage de la plaque à fluide derefroidissement de l'invention est de n'avoir qu'un seul système de refroidissement entre les allumeurs et les éléments à semi-conducteurs de puissance. Another advantage of the coolant plate of the invention is to have only one cooling system between the igniters and the power semiconductor elements.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description du mode de réalisation préféré de la plaque à fluide de refroidissement, description faite en liaison avec les dessins dans lesquels:
- la figure 1 est une vue générale d'un dispositif à semi-conducteurs de puissance équipé d'une plaque à fluide de refroidissement conforme à l'invention,
- les figures 2 et 3 représentent plus particulièrement la plaque à fluide de refroidissement conforme à l'invention.Other objects, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description of the preferred embodiment of the coolant plate, description made in conjunction with the drawings in which:
FIG. 1 is a general view of a power semiconductor device equipped with a cooling fluid plate according to the invention,
- Figures 2 and 3 show more particularly the coolant plate according to the invention.
Les figures 1 à 3 montrent un exemple d'application de la plaque 1 à fluide de refroidissement 6 dans le cadre d'un dispositif à semi-conducteurs de puissance à refroidissement à eau. Figures 1 to 3 show an example of application of the coolant plate 1 6 in the context of a power semiconductor device with water cooling.
Cette plaque 1 à fluide de refroidissement 6 a pour fonction le refroidissement des éléments semi-conducteurs de puissance 2 et des modules de puissance 3. This cooling fluid plate 1 6 has the function of cooling the power semiconductor elements 2 and the power modules 3.
Les formes internes de la plaque 1 à fluide de refroidissement 6 sont définies de manière à assurer la circulation du fluide de refroidissement. The internal shapes of the cooling fluid plate 1 6 are defined so as to ensure the circulation of the cooling fluid.
La plaque 1 à fluide de refroidissement 6 comprend une entrée E et une sortie S générale de fluide, ainsi qu'au moins une entrée e et au moins une sortie s pour chaque système de refroidissement 4 des éléments semi-conducteurs de puissance 2. The coolant plate 1 comprises an inlet E and a general outlet S of fluid, as well as at least one inlet e and at least one outlet s for each cooling system 4 of the power semiconductor elements 2.
Une face de la plaque 1 à fluide de refroidissement 6, voire plusieurs faces selon l'application, permet le transfert des calories entre les modules de puissance 3, par exemple des allumeurs de thyristors du type GTO, et le circuit hydraulique 5. One face of the plate 1 with cooling fluid 6, or even several faces depending on the application, allows the transfer of calories between the power modules 3, for example thyristor ignitors of the GTO type, and the hydraulic circuit 5.
Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, la plaque 1 à fluide de refroidissement 6 pour éléments semi-conducteurs de puissance 2 est telle qu'elle combine le système de refroidissement 4 des éléments semiconducteurs de puissance 2 et le circuit d'alimentation en eau des modules de puissance 3. In accordance with an essential characteristic of the invention, the cooling fluid plate 1 6 for power semiconductor elements 2 is such that it combines the cooling system 4 of the power semiconductor elements 2 and the power supply circuit. water from power modules 3.
Conformément à l'invention, la plaque 1 à fluide de refroidissement 6 comporte au moins une face sur laquelle sont susceptibles d'être disposés les modules de puissances 3, de manière à permettre un échange thermique. According to the invention, the plate 1 with cooling fluid 6 comprises at least one face on which the power modules 3 may be arranged, so as to allow heat exchange.
La plaque 1 à fluide de refroidissement 6 comporte un circuit hydraulique interne (non représenté), connecté au circuit hydraulique 5, permettant la distribution complète de l'ensemble des systèmes de refroidissement 4 des semiconducteurs de puissance 2. The coolant plate 1 6 has an internal hydraulic circuit (not shown), connected to the hydraulic circuit 5, allowing the complete distribution of all the cooling systems 4 of the power semiconductors 2.
Le fluide de refroidissement 6 est un liquide quelconque. The coolant 6 is any liquid.
Cette plaque 1 à fluide de refroidissement 6 peut être obtenue au moyen de pièces élémentaires usinées, ou de pièces élémentaires profilées. This plate 1 with cooling fluid 6 can be obtained by means of machined elementary parts, or of elementary profiled parts.
Cette plaque 1 à fluide de refroidissement 6 peut également être obtenue par assemblage de pièces élémentaires par soudage, par collage, par collage et par fixation par vis, par brasage, par brasage et par fixation par vis, par joint et par fixation par vis. This plate 1 with cooling fluid 6 can also be obtained by assembling elementary parts by welding, by gluing, by gluing and by fixing by screws, by brazing, by brazing and by fixing by screws, by joint and by fixing by screws.
il résulte de ce qui précède que l'invention porte également sur un dispositif à semi-conducteurs de puissance comportant une plaque 1 à fluide de refroidissement 6 telle que décrite ci-dessus. it follows from the above that the invention also relates to a power semiconductor device comprising a plate 1 with cooling fluid 6 as described above.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9608520A FR2751132A1 (en) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | Cooling block for power semiconductor e.g. gate turn=off thyristor firer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9608520A FR2751132A1 (en) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | Cooling block for power semiconductor e.g. gate turn=off thyristor firer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2751132A1 true FR2751132A1 (en) | 1998-01-16 |
Family
ID=9493836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9608520A Pending FR2751132A1 (en) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | Cooling block for power semiconductor e.g. gate turn=off thyristor firer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2751132A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0971408A2 (en) * | 1998-07-08 | 2000-01-12 | Asea Brown Boveri AG | Molded Part Holding a Heatsink in a Press Stack |
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-
1996
- 1996-07-09 FR FR9608520A patent/FR2751132A1/en active Pending
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