KR101563329B1 - Heat Dissipation Power Device of High Power Using Heat Pipe - Google Patents
Heat Dissipation Power Device of High Power Using Heat Pipe Download PDFInfo
- Publication number
- KR101563329B1 KR101563329B1 KR1020130099572A KR20130099572A KR101563329B1 KR 101563329 B1 KR101563329 B1 KR 101563329B1 KR 1020130099572 A KR1020130099572 A KR 1020130099572A KR 20130099572 A KR20130099572 A KR 20130099572A KR 101563329 B1 KR101563329 B1 KR 101563329B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- power semiconductor
- heat
- substrate
- portion connected
- heat pipe
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
- H05K7/20936—Liquid coolant with phase change
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
- H05K1/0203—Cooling of mounted components
- H05K1/021—Components thermally connected to metal substrates or heat-sinks by insert mounting
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
- H05K7/20336—Heat pipes, e.g. wicks or capillary pumps
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/06—Thermal details
- H05K2201/066—Heatsink mounted on the surface of the PCB
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치는 복수개의 충전 전력 반도체 소자와 복수개의 방전 전력 반도체 소자가 나란하게 병렬로 배치되며 회로패턴이 형성된 기판; 및 기판의 각각의 전력 반도체 소자가 형성된 면에 금속 재질의 평판의 플레이트인 베이스부의 일면을 결합하고, 베이스부의 일측면을 '∪' 형태의 히트파이프의 폐쇄된 부분이 일정한 거리 간격마다 관통하여 하나 이상으로 끼워지며, 평판의 플레이트인 알루미늄 방열핀을 하나 이상의 히트파이프에 세로 방향으로 관통되어 복수개로 적층되는 방열 히트싱크를 포함한다.A high power power dissipation device using a heat pipe includes a substrate on which a plurality of charge power semiconductor elements and a plurality of discharge power semiconductor elements are arranged in parallel and in which a circuit pattern is formed; And one surface of a base portion, which is a flat plate of a metal plate, is coupled to a surface of each of the power semiconductor elements of the substrate, and one side of the base portion is connected to a closed portion of a heat pipe of ' And a plurality of heat dissipation heat sinks stacked in the longitudinal direction on the at least one heat pipe.
Description
본 발명은 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치에 관한 것으로서, 특히 발열량이 많은 전원회로 및 배터리 충방전 회로에서 충전 동작과 방전 동작시 발생되는 열을 냉각시키는 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
고출력의 전원회로는 여러 가지 전력 손실에 의해 열을 발생시키며 이러한 열로 인하여 전원회로의 손상과 전력 손실이 나타나는 문제점이 있었다.A power supply circuit of high output generates heat due to various power loss, and there is a problem that the power supply circuit is damaged and power loss occurs due to such heat.
또한, 충방전이 가능한 배터리는 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있으며 화석 연료를 사용하는 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기 오염 문제를 해결하기 위한 방안으로 전기 자동차의 주요 동력원으로 주목받고 있다.In addition, the rechargeable battery is widely used as an energy source for mobile devices, and has been attracting attention as a major power source for electric vehicles as a solution to solve air pollution problems of gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels.
하이브리드 자동차는 기존의 가솔린 엔진에 의한 동력 장치에 배터리를 탑재하여 배터리가 보조 전원 장치로 사용된다.Hybrid vehicles are equipped with a battery in a power unit using a conventional gasoline engine, and the battery is used as an auxiliary power source.
고용량 배터리 충방전 회로는 외부 전원을 이용하여 배터리에 급속 충전이나 방전이 가능한 고전압의 충방전 모듈과 고출력 전원회로를 필요로 한다.The high-capacity battery charge / discharge circuit requires a high-voltage charge / discharge module and a high-output power supply circuit that can rapidly charge or discharge the battery using an external power supply.
이러한 충방전 모듈은 전기적 회로를 포함한 기구 형태로 개발되고 있으나 출력 용량의 급격한 증가로 인하여 파워의 손실량이 매우 민감하게 변화됨을 알 수 있다.Although the charging and discharging module is developed as an apparatus including an electric circuit, it can be seen that the power loss is very sensitive due to a rapid increase of the output capacity.
파워의 손실은 충방전 모듈의 내부에 장착된 발열 소자의 발열량과 관계가 있기 때문에 발열 소자의 충분한 냉각이 이루어지지 않을 경우 충방전 모듈의 신뢰성이 저하된다.Since the power loss is related to the amount of heat generated by the heating element mounted inside the charging and discharging module, the reliability of the charging and discharging module is degraded if the heating element is not sufficiently cooled.
이러한 고속 및 대용량 충방전을 위해서는 충방전 모듈에서 발생되는 열 손실을 줄이기 위해 충방전 모듈에 장착되는 발열 소자를 최대한 냉각할 수 있는 방열 설계가 필수적이다.In order to reduce the heat loss generated by the charging / discharging module, it is necessary to design a heat dissipation device capable of cooling the heating element mounted on the charging / discharging module as much as possible for such high-speed and large-capacity charging / discharging.
종래의 배터리 충방전 회로의 방열 구조는 내부에 전기 회로와 회로 연결된 전력 변환용 전자부품이 내장될 수 있는 함체형의 케이싱으로 히트싱크가 구성된다.The conventional heat dissipation structure of the battery charge / discharge circuit is a housing-type casing in which a power conversion electronic component connected with an electric circuit is built in, and a heat sink is constituted.
종래의 배터리 충방전 회로는 방열을 위해서 히트싱크를 함체형으로 사용하기 때문에 냉각을 위한 공간 크기가 커질 수 밖에 없으며 해당 히트싱크의 크기에 맞게 송풍기를 장착해야 하므로 소음이 매우 커지는 문제점이 있다.The conventional battery charge / discharge circuit uses a heat sink as an enclosure for heat dissipation, so that the space for cooling can not be increased. Also, since a fan is required to fit the size of the heat sink, the noise is very large.
또한, 배터리는 충전과 방전을 동시에 수행하지 않기 때문에 충전과 방전시 히트싱크의 온도가 골고루 상승하지 않고 히트싱크의 온도 편차가 발생하므로 냉각 효율이 떨어지는 문제점이 있다.Also, since the battery does not perform charging and discharging at the same time, the temperature of the heat sink does not rise evenly during charging and discharging, and the temperature of the heat sink fluctuates.
이러한 종래의 배터리 충방전 회로는 비효율적인 방열 구조로 인하여 히트싱크의 크기에 비해 효율성이 떨어지게 되고 배터리의 발열에 의해 배터리의 안정성 및 내구성이 저하되는 문제점이 있었다.Such a conventional battery charge / discharge circuit has an inefficient heat dissipation structure, which results in an inefficiency in comparison with the size of the heat sink, and the stability and durability of the battery are deteriorated by heat generation of the battery.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 특히 발열량이 많은 전원회로 및 배터리 충방전 회로에서 충전 동작과 방전 동작시 발생되는 열을 냉각시키는 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a high power power dissipation device using a heat pipe that cools heat generated during a charging operation and a discharging operation in a power supply circuit and a battery charge / .
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 특징에 따른 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치는,According to an aspect of the present invention, there is provided a high power power dissipating device using a heat pipe,
하나 이상의 전력 반도체 소자를 포함한 회로패턴이 형성된 기판; 및A substrate on which a circuit pattern including at least one power semiconductor element is formed; And
기판의 각각의 전력 반도체 소자가 형성된 면에 금속 재질의 평판의 플레이트인 베이스부를 결합하고, 베이스부와 히트파이프의 일부분이 결합하는 방열 히트싱크를 포함한다.And a heat dissipation heat sink in which a base portion, which is a flat plate of a metal, is coupled to a surface of each of the power semiconductor elements of the substrate, and a base portion and a portion of the heat pipe are coupled.
본 발명의 특징에 따른 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치는,A high power power dissipating device using a heat pipe according to an aspect of the present invention includes:
복수개의 충전 전력 반도체 소자와 복수개의 방전 전력 반도체 소자가 나란하게 병렬로 배치되며 회로패턴이 형성된 기판; 및A substrate on which a plurality of charge power semiconductor elements and a plurality of discharge power semiconductor elements are arranged in parallel and in which a circuit pattern is formed; And
기판의 각각의 전력 반도체 소자가 형성된 면에 금속 재질의 평판의 플레이트인 베이스부의 일면을 결합하고, 베이스부의 일측면을 '∪' 형태의 히트파이프의 폐쇄된 부분이 일정한 거리 간격마다 관통하여 하나 이상으로 끼워지며, 평판의 플레이트인 알루미늄 방열핀을 하나 이상의 히트파이프에 세로 방향으로 관통되어 복수개로 적층되는 방열 히트싱크를 포함한다.One surface of a base portion, which is a flat plate of a metal plate, is connected to the surface of each of the power semiconductor elements of the substrate, and one side of the base portion is covered with a closed portion of a heat pipe of ' And a plurality of heat dissipation heat sinks stacked in the longitudinal direction on the at least one heat pipe, the aluminum heat dissipation fins being plates of flat plates.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 고전력 전원 방열 장치에 방열 구조로 히트파이프를 구성하여 공간을 절약하고 냉각 효율을 상승시키며 소음 저하, 경량화가 가능한 효과가 있다.According to the above-described structure, the heat pipe of the high power power dissipation device can be formed in a heat dissipating structure to save space, increase cooling efficiency, and reduce noise and weight.
본 발명은 고전력 전원 방열 장치에 방열 구조로 히트파이프를 공유하여 충방전시 온도 편차가 적기 때문에 냉각 효율이 높아지는 효과가 있다.The present invention has an effect of sharing a heat pipe with a heat dissipating structure in a high power power heat dissipating device, thereby increasing the cooling efficiency because the temperature deviation during charging and discharging is small.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치의 구성을 나타낸 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치의 측면을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치의 일부분을 확대하여 나타낸 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치의 충전 동작과 방전 동작을 나타낸 개념도이다.1 and 2 are perspective views illustrating the construction of a high-power power dissipating device using a heat pipe according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 and FIG. 4 are exploded perspective views showing a configuration of a high-power power dissipating device using a heat pipe according to an embodiment of the present invention.
5 is a side view of a high-power power dissipating device using a heat pipe according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional side view of a portion of a high-power power dissipating device using a heat pipe according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a charging operation and a discharging operation of a high power power dissipation device using a heat pipe according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치의 구성을 나타낸 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치의 측면을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치의 일부분을 확대하여 나타낸 측단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치의 충전 동작과 방전 동작을 나타낸 개념도이다.1 and 2 are perspective views illustrating the construction of a high-power power dissipating device using a heat pipe according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 and FIG. 4 are views showing a structure of a high- FIG. 5 is a view illustrating a side view of a high-power power dissipating device using a heat pipe according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a structure of a high- FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a charging operation and a discharging operation of a high-power power dissipater using a heat pipe according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치는 충전과 방전을 수행하는 회로인 기판(PCB)(100) 및 기판(100)의 일면에 기판(100)의 회로 부품의 방열시키기 위한 방열 히트싱크(200)가 탑재된다.A high power power dissipation device using a heat pipe according to an embodiment of the present invention includes a
기판(100)의 일면에는 전력 반도체 소자(110, 120)를 복수개로 배열하는데, 복수개의 충전 전력 반도체 소자(110)와 복수개의 방전 전력 반도체 소자(120)가 나란하게 병렬로 배치되며 기타 다른 회로 부품이 실장된다.A plurality of
기판(100)의 타면에는 션트(Shunt) 저항(130), 동판(140), 소스 버스바(150), 드레인 버스바 등의 회로 부품이 실장된다.Circuit parts such as a
기판(100)은 충전과 방전시 복수개의 충전 전력 반도체 소자(110)와 복수개의 방전 전력 반도체 소자(120)에서 발생되는 열을 냉각하기 위한 방열 히트싱크(200)를 전력 반도체 소자(110, 120)가 배치된 방향으로 설치한다.The
충전 전력 반도체 소자(110)와 방전 전력 반도체 소자(120)는 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET)로서 충전 전력 반도체 소자(110)는 N-Type FET을 사용하고, 방전 전력 반도체 소자(120)는 P-Type FET을 사용한다.The charging
방열 히트싱크(200)는 평판의 플레이트인 알루미늄 방열핀(210)을 복수개로 적층하고 적층된 알루미늄 방열핀(210)에 세로 방향으로 '∪' 형태의 히트파이프(220)가 관통하며 히트파이프(220)의 일측면에 송풍팬(230)을 설치한다. 여기서, 알루미늄 방열핀(210)은 알루미늄 재질로서 얇은 두께의 평판 형태로 이루어져 있다.The heat
히트파이프(220)는 세로 방향으로 적층된 복수개의 알루미늄 방열핀(210)을 관통하는 부분인 길이 방향의 히트파이프 본체(222)와, 알루미늄 방열핀(210)의 외부로 관통되어 노출되는 히트파이프 연결부(224)를 포함한다.The
본 발명의 실시예의 방열 히트싱크(200)는 세로 방향으로 적층된 복수개의 알루미늄 방열핀(210)에 '∪' 형태의 히트파이프(220) 8개가 일정한 거리 간격마다 관통하여 끼워지고 각각의 히트파이프 연결부(224)가 알루미늄 방열핀(210)의 외부로 노출된다.In the heat-dissipating
각각의 히트파이프 연결부(224)는 히트파이프(220)의 폐쇄된 부분으로 양측면의 절곡된 제1 영역과 직선 형태의 제2 영역으로 이루어져 있다.Each heat
베이스부(240)는 금속 재질로 일정 두께의 평판의 플레이트이고, 복수개의 히트파이프 연결부(224)를 합한 길이 이상의 길이를 가진다.The
각각의 히트파이프 연결부(224)는 베이스부(240)의 일측면을 관통하여 제2 영역이 베이스부(240)의 내측으로 삽입되고 양측면의 절곡된 제1 영역이 베이스(240)의 외부로 노출된다.Each of the heat
베이스부(240)는 제1 베이스부(242)와 제2 베이스부(244)가 합쳐진 형태로 측면을 관통한 관통구가 8개 형성되고 8개의 관통구에 각각의 히트파이프 연결부(224)가 끼워져 납 솔더링에 의해 접합된다.The
도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예의 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치의 조립 과정을 설명하면 다음과 같다.The assembling process of the high-power power dissipating device using the heat pipe of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.
방열 히트싱크(200)의 베이스부(240)는 알루미늄 방열핀(210)이 적층된 방향과 반대 방향의 면에 절연 및 열전달을 위한 열전달 패드를 부착한다. 여기서, 열전달 패드는 열전달 도포제로서 써멀 구리스, 써멀 에폭시 등 다양하게 구성할 수 있다.The
기판(100)은 충전 전력 반도체 소자(110)와 방전 전력 반도체 소자(120)를 포함한 회로 부품을 실장한 후, 전력 반도체 소자(110, 120)가 형성된 면을 베이스부(240)의 열전달 패드와 마주보게 하여 부착한다.The
방열 히트싱크(200)의 베이스부(240)는 열전달 패드가 부착된 방향과 반대 방향의 면에 길이 방향의 전력 반도체 소자 고정부재(160)를 탑재하고, 기판(100)의 복수개의 동판(140)이 형성된 부분에 소스 버스바(150)를 밀착시킨다.The
소스 버스바(150), 기판(100), 베이스부(240), 전력 반도체 소자 고정부재(160)에는 볼트(170)를 삽입하기 위해서 복수개의 볼트 삽입홀(102, 172)이 형성되어 있다.A plurality of
소스 버스바(150), 기판(100), 베이스부(240), 전력 반도체 소자 고정부재(160)의 순서로 적층시 각각의 볼트 삽입홀(102, 172)의 위치를 밀착하여 일치시킨 후, 볼트(170)를 관통하여 나사 결합 방식으로 일체로 결합된다.The positions of the respective
전력 반도체 소자 고정부재(160)와 소스 버스바(150)는 알루미늄 금속 재질을 사용하고 베이스부(240)의 길이만큼 길이 방향으로 형성된다.The power semiconductor
기판(100)의 타면에는 션트(Shunt) 저항(130), 동판(140), 소스 버스바(150)가 실장된다.A
도 4에 도시된 바와 같이, 복수개의 션트 저항(130)은 FET(110, 120)의 게이트 전압을 조절하기 위해서 센싱되는 전압값을 정전류 컨트롤 회로로 제공한다.As shown in FIG. 4, a plurality of
두 개의 충전 전력 반도체 소자(110)와 방전 전력 반도체 소자(120)는 1개씩의 션트 저항(130)이 사용된다.One
그 이유는 충전 동작과 방전 동작이 동시에 이루어지지 않기 때문에 션트 저항(130)을 공유할 수 있게 된다.The reason is that the
도 4에 도시된 바와 같이, 복수개의 동판(140)은 충전 전력 반도체 소자(110)와 방전 전력 반도체 소자(120)의 소스 부분을 서로 연결하여 션트 저항(130)을 공유하기 위한 것이다.As shown in FIG. 4, a plurality of
동판 부분(140)을 외부로 노출시킨 이유는 8개의 충전 전력 반도체 소자(110)의 전류를 모아서 충전시 배터리(300)로 전달되며 방전시 배터리(300)로부터 8개의 방전 전력 반도체 소자(120)로 분배하기 위한 것이다.The reason for exposing the
소스 버스바(150)는 도 4에 도시된 8개의 동판(140)을 커버하는 형태로 복수개의 동판(140)의 위에 길이 방향으로 탑재되는데, 기판(100)을 고정시키는 역할과 동판 부분으로부터 전류를 모아서 흐르게 하는 역할을 동시에 수행한다.The
도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예의 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치에서 방전 동작 방식과 충전 동작 방식을 상세하게 설명한다.1 to 7, a discharging operation mode and a charging operation mode in a high power power heat sink using a heat pipe according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
기판(100)은 충전과 방전을 위한 회로로서 OP-AMP인 정전류 컨트롤 회로(180)와 충전 전력 반도체 소자(110)와 방전 전력 반도체 소자(120)를 이용한다.The
도 7에 도시된 바와 같이, 방전 동작 방식은 P-Type의 방전 전력 반도체 소자(방전 FET)(120)를 사용하여 방전 동작을 수행한다.As shown in FIG. 7, the discharge operation method uses a P-type discharge power semiconductor element (discharge FET) 120 to perform a discharge operation.
이때, P-Type의 방전 전력 반도체 소자(120)는 드레인 부분이 방전 파워 서플라이(2.5V)에 연결되어 있고, 소스 부분이 션트 저항(130)과 연결되어 있으며, 게이트 부분이 정전류 컨트롤 회로(180)와 연결되어 있다.The drain portion of the P-type discharge
한 개의 P-Type의 방전 전력 반도체 소자(120)는 게이트 전압 제어로 0A-12.5A까지 전류를 소스에서 드레인으로 흘려 보낸다(12.5A * 8ea = 100A).One P-Type discharge
예를 들면, 한 개의 P-Type의 방전 전력 반도체 소자(120)는 게이트 전압이 인가될 때, 최대 12.5A를 흘려준다. 이때, 방전 파워 서플라이(320)는 0V 이하에서 방전을 하기 위해 존재한다.For example, one P-type discharge
배터리(300)에서 방전되는 전류는 소스 버스바(150)를 통하여 션트 저항(130)을 지나 P-Type의 방전 전력 반도체 소자(120)에서 소비된다.The current discharged from the
방전 전력 반도체 소자(120)는 방전되는 배터리 전압 4.2V + 방전 파워 서플라이(320) 2.5V = 6.7V * 100A로 670W의 열을 소비하게 된다.The discharge
이때 발생되는 열은 복수개의 히트파이프(220)와 알루미늄 방열핀(210), 송풍팬(230)으로 직접 전달하여 방열을 하게 되므로 기판(100)에 손상을 주지 않는다.The heat generated at this time is directly transferred to the plurality of
도 7에 도시된 바와 같이, 충전 동작 방식은 N-Type의 충전 전력 반도체 소자(충전 FET)(110)를 사용하여 충전 동작을 수행한다. As shown in FIG. 7, the charging operation mode uses a N-type charging power semiconductor element (charging FET) 110 to perform a charging operation.
이때, N-Type의 충전 전력 반도체 소자(110)는 드레인 부분이 충전 파워 서플라이(7.5V)(310)에 연결되어 있고, 소스 부분이 션트 저항(130)과 연결되어 있으며, 게이트 부분이 정전류 컨트롤 회로(180)와 연결되어 있다.At this time, the drain portion of the N-type charge
정전류 컨트롤 회로(180)는 OP-AMP로서 입력 신호와 션트 저항(130)의 양단 센싱 전압을 비교하여 FET(110, 120)의 게이트로 보내주게 된다.The constant
정전류 컨트롤 회로(180)는 션트 저항(130)의 센싱되는 전압값으로 FET(110, 120)의 게이트 전압을 조절하여 일정한 전류를 흐르게 한다.The constant
FET(110, 120)는 게이트 전압에 따라 일정한 전류를 배터리(300)로 전달한다.The
정전류 컨트롤 회로(180)는 FET(110, 120)의 게이트에 -전압시 방전 전력 반도체 소자(120)를 동작시키고 +전압시 충전 전력 반도체 소자(110)를 동작 시킨다.The constant
즉 하나의 OP-AMP(180)는 방전 전력 반도체 소자(120)과 충전 전력 반도체 소자(110)와 연결되어 있다.That is, one OP-
한 개의 N-Type의 충전 전력 반도체 소자(110)는 게이트 전압 제어로 0A-12.5A까지 전류를 드레인에서 소스로 흘려 보낸다(12.5A * 8ea = 100A).One N-type charge
예를 들면, 한 개의 N-Type의 충전 전력 반도체 소자(110)는 게이트 전압이 인가될 때, 최대 12.5A를 흘려준다. 이때 전류는 충전 파워 서플라이(310)에서 공급된다.For example, one N-type charge
충전 전력 반도체 소자(110)의 소스로 출력되는 12.5A는 션트 저항(130)을 지나 8개의 출력이 소스 버스바(150)의 한 곳으로 모여 배터리(300)로 전달된다.The 12.5 A output to the source of the charge
충전 파워 서플라이(310)에서 공급된 7.5V/100A는 배터리(300)에서 2.7V 정도 드롭되고 충전 전력 반도체 소자(110)는 4.8V/100A(480W)를 열로 소비된다.The 7.5 V / 100 A supplied from the charging
이때 발생되는 열은 복수개의 히트파이프(220)와 알루미늄 방열핀(210), 송풍팬(230)으로 직접 전달하여 방열을 하게 되므로 기판(100)에 손상을 주지 않는다.The heat generated at this time is directly transferred to the plurality of
본 발명은 충방전시 방열 히트싱크(200)의 히트파이프를 공유할 수 있어 냉각 효율이 높아지고 공간을 절약하는 장점이 있다.The present invention can share the heat pipe of the heat-dissipating
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.The embodiments of the present invention described above are not implemented only by the apparatus and / or method, but may be implemented through a program for realizing functions corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention, a recording medium on which the program is recorded And such an embodiment can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.
100: 기판
102: 볼트 삽입홀
110: 충전 전력 반도체 소자
120: 방전 전력 반도체 소자
130: 션트 저항
140: 동판
150: 소스 버스바
160: 전력 반도체 소자 고정부재
170: 볼트
172: 볼트 삽입홀
180: 정전류 컨트롤 회로
200: 방열 히트싱크
210: 알루미늄 방열핀
220: 히트파이프
222: 히트파이프 본체
224: 히트파이프 연결부
230: 송풍팬
240: 베이스부
242: 제1 베이스부
244: 제2 베이스부
300: 배터리
310: 충전 파워 서플라이
320: 방전 파워 서플라이100: substrate
102: Bolt insertion hole
110: Charging power semiconductor device
120: discharging power semiconductor element
130: Shunt resistance
140: copper plate
150: Source bus bar
160: Power semiconductor element fixing member
170: Bolt
172: Bolt insertion hole
180: Constant current control circuit
200: Heat sink
210: Aluminum heat sink fin
220: heat pipe
222: heat pipe body
224: Heat pipe connection
230: blowing fan
240: Base portion
242:
244: second base portion
300: Battery
310: Charging power supply
320: Discharge power supply
Claims (11)
상기 기판의 각각의 전력 반도체 소자가 형성된 면에 금속 재질의 평판의 플레이트인 베이스부를 결합하고, 상기 베이스부와 히트파이프의 일부분이 결합하는 방열 히트싱크를 포함하고,
상기 기판은 상기 전력 반도체 소자가 형성된 방향과 반대 방향의 면에 상기 충전 전력 반도체 소자와 상기 방전 전력 반도체 소자의 소스 부분을 서로 연결하여 션트 저항을 공유하는 동판이 복수개로 형성되며, 상기 복수개의 동판을 커버하도록 알루미늄 금속 재질의 소스 버스바를 상기 복수개의 동판 위에 길이 방향으로 밀착시켜 상기 소스 버스바, 상기 기판, 상기 베이스부에 볼트를 삽입하여 일체로 결합하는 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치.A substrate on which a plurality of power semiconductor devices and a plurality of discharge power semiconductor devices are arranged in parallel and in which power semiconductor devices are arranged and in which a circuit pattern is formed; And
And a heat dissipation heat sink coupling a base portion, which is a flat plate of a metal material, to the surface of each of the power semiconductor elements of the substrate on which the power semiconductor elements are formed,
Wherein the substrate has a plurality of copper plates that share a shunt resistor by connecting the charge power semiconductor element and a source portion of the discharge power semiconductor element to a surface opposite to a direction in which the power semiconductor element is formed, Wherein the source bus bar, the substrate, and the base are integrally formed by inserting a bolt into the source bus bar, the substrate, and the base unit by closely contacting the source bus bar made of aluminum metal in a longitudinal direction on the plurality of copper plates.
상기 방열 히트싱크는 평판의 플레이트인 알루미늄 방열핀을 복수개로 적층하고 상기 적층된 알루미늄 방열핀에 세로 방향으로 '∪' 형태의 히트파이프가 일정한 거리 간격마다 관통하여 하나 이상으로 끼워지는 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치.The method according to claim 1,
The heat-dissipating heat sink is formed by stacking a plurality of aluminum heat dissipating fins, which are plates of a flat plate, and heat pipes having a "∪" shape in the longitudinal direction passing through the stacked aluminum heat dissipating fins, Heat sink.
상기 방열 히트싱크는 평판의 플레이트인 알루미늄 방열핀을 복수개로 적층하고 상기 적층된 알루미늄 방열핀에 세로 방향으로 '∪' 형태의 히트파이프가 일정한 거리 간격마다 관통하여 하나 이상으로 끼워지며,
상기 하나 이상의 히트파이프는 폐쇄된 부분이 상기 베이스부의 일측면을 관통하여 일부분이 상기 베이스부의 내측으로 삽입되고 양측면의 절곡된 부분이 상기 베이스부의 외부로 노출되는 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치.The method according to claim 1,
The heat-dissipating heat sink is formed by stacking a plurality of aluminum heat dissipating fins, which are plates of a flat plate, and heat pipes of a '?' Shape in the longitudinal direction are inserted into at least one of the stacked aluminum heat dissipating fins at predetermined distance intervals,
Wherein the at least one heat pipe has a closed portion penetrating through one side of the base portion, a portion of the heat pipe inserted into the base portion, and a bent portion of both sides exposed to the outside of the base portion.
상기 베이스부는 상기 알루미늄 방열핀이 적층된 방향과 반대 방향의 면에 절연 및 열전달을 위한 열전달 패드를 부착하고,
상기 부착한 열전달 패드에 상기 기판의 각각의 전력 반도체 소자가 형성된 면을 부착하는 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the base has a heat transfer pad for insulation and heat transfer on a surface opposite to a direction in which the aluminum heat dissipating fins are stacked,
And attaching a surface of each of the power semiconductor elements of the substrate to the attached heat transfer pads.
상기 베이스부는 열전달 패드가 부착된 방향과 반대 방향의 면에 알루미늄 금속 재질의 길이 방향의 전력 반도체 소자 고정부재를 탑재하는 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the base portion mounts a longitudinal power semiconductor element fixing member made of aluminum metal on a surface opposite to a direction in which the heat transfer pad is attached.
상기 각각의 충전 전력 반도체 소자는 드레인 부분이 충전 파워 서플라이(7.5V)에 연결되어 있고, 소스 부분이 션트(Shunt) 저항과 연결되어 있으며, 게이트 부분이 OP-AMP인 정전류 컨트롤 회로와 연결되며,
상기 각각의 방전 전력 반도체 소자는 드레인 부분이 방전 파워 서플라이(2.5V)에 연결되어 있고, 소스 부분이 상기 션트 저항과 연결되어 있으며, 게이트 부분이 상기 정전류 컨트롤 회로와 연결되는 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치.The method according to claim 1,
Each of the charge power semiconductor devices has a drain portion connected to a charge power supply (7.5V), a source portion connected to a shunt resistor, a gate portion connected to a constant current control circuit OP-AMP,
Wherein each of the discharge power semiconductor elements has a drain portion connected to a discharge power supply (2.5 V), a source portion connected to the shunt resistor, and a gate portion connected to the constant current control circuit, Heat sink.
상기 기판의 각각의 전력 반도체 소자가 형성된 면에 금속 재질의 평판의 플레이트인 베이스부의 일면을 결합하고, 상기 베이스부의 일측면을 '∪' 형태의 히트파이프의 폐쇄된 부분이 일정한 거리 간격마다 관통하여 하나 이상으로 끼워지며, 평판의 플레이트인 알루미늄 방열핀을 상기 하나 이상의 히트파이프에 세로 방향으로 관통되어 복수개로 적층되는 방열 히트싱크를 포함하며,
상기 기판은 상기 전력 반도체 소자가 형성된 방향과 반대 방향의 면에 상기 충전 전력 반도체 소자와 상기 방전 전력 반도체 소자의 소스 부분을 서로 연결하여 션트(Shunt) 저항을 공유하는 동판이 복수개로 형성되며, 상기 복수개의 동판을 커버하도록 알루미늄 금속 재질의 소스 버스바를 상기 복수개의 동판 위에 길이 방향으로 밀착시킨 후 상기 소스 버스바, 상기 기판, 상기 베이스부에 볼트를 삽입하여 일체로 결합하는 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치.A substrate on which a plurality of charge power semiconductor elements and a plurality of discharge power semiconductor elements are arranged in parallel and in which a circuit pattern is formed; And
A side surface of a base portion, which is a plate of a metal plate, is coupled to a surface of each of the power semiconductor elements of the substrate, and a closed portion of a heat pipe having a 'U' shape penetrates through a certain distance interval And a plurality of heat dissipation heat sinks stacked on the at least one heat pipe in a longitudinal direction,
Wherein the substrate has a plurality of copper plates that share a shunt resistance by connecting the charge power semiconductor element and a source portion of the discharge power semiconductor element to a surface opposite to a direction in which the power semiconductor element is formed, A source bus bar made of an aluminum metal material is adhered to the plurality of copper plates in a longitudinal direction so as to cover a plurality of copper plates, and a bolt is inserted into the source bus bar, the substrate, Heat sink.
상기 적층되는 복수개의 알루미늄 방열핀의 일측면에 설치되는 쿨링팬
을 더 포함하는 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치.9. The method of claim 8,
A cooling fan provided on one side of the plurality of aluminum heat-
Further comprising a heat pipe for heating the heat pipe.
상기 각각의 충전 전력 반도체 소자는 드레인 부분이 충전 파워 서플라이(7.5V)에 연결되어 있고, 소스 부분이 션트(Shunt) 저항과 연결되어 있으며, 게이트 부분이 OP-AMP인 정전류 컨트롤 회로와 연결되며,
상기 각각의 방전 전력 반도체 소자는 드레인 부분이 방전 파워 서플라이(2.5V)에 연결되어 있고, 소스 부분이 상기 션트 저항과 연결되어 있으며, 게이트 부분이 상기 정전류 컨트롤 회로와 연결되며
상기 각각의 충전 전력 반도체 소자는 배터리와 상기 충전 파워 서플라이와 함께 연결되어 있고 상기 각각의 방전 전력 반도체 소자는 상기 배터리와 상기 방전 파워 서플라이와 함께 연결되는 히트파이프를 이용한 고전력 전원 방열 장치.9. The method of claim 8,
Each of the charge power semiconductor devices has a drain portion connected to a charge power supply (7.5V), a source portion connected to a shunt resistor, a gate portion connected to a constant current control circuit OP-AMP,
Each of the discharge power semiconductor devices has a drain portion connected to a discharge power supply (2.5 V), a source portion connected to the shunt resistor, a gate portion connected to the constant current control circuit
Wherein each of the charge power semiconductor devices is coupled with a battery and the charging power supply and each discharge power semiconductor device is connected to the battery and the discharge power supply.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130099572A KR101563329B1 (en) | 2013-08-22 | 2013-08-22 | Heat Dissipation Power Device of High Power Using Heat Pipe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130099572A KR101563329B1 (en) | 2013-08-22 | 2013-08-22 | Heat Dissipation Power Device of High Power Using Heat Pipe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20150022154A KR20150022154A (en) | 2015-03-04 |
KR101563329B1 true KR101563329B1 (en) | 2015-10-26 |
Family
ID=53020217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020130099572A KR101563329B1 (en) | 2013-08-22 | 2013-08-22 | Heat Dissipation Power Device of High Power Using Heat Pipe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101563329B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220002943U (en) * | 2021-06-08 | 2022-12-15 | 윤국영 | Cooler for memory unit |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007201351A (en) | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Toshiba Corp | Electronic appliance |
US20080055857A1 (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-06 | Shyh-Ming Chen | Method for connecting heat pipes and a heat sink |
US20100038057A1 (en) | 2008-08-13 | 2010-02-18 | Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. | Heat dissipation device |
-
2013
- 2013-08-22 KR KR1020130099572A patent/KR101563329B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007201351A (en) | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Toshiba Corp | Electronic appliance |
US20080055857A1 (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-06 | Shyh-Ming Chen | Method for connecting heat pipes and a heat sink |
US20100038057A1 (en) | 2008-08-13 | 2010-02-18 | Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. | Heat dissipation device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220002943U (en) * | 2021-06-08 | 2022-12-15 | 윤국영 | Cooler for memory unit |
KR200496590Y1 (en) * | 2021-06-08 | 2023-03-08 | 주식회사 한미마이크로닉스 | Cooler for memory unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20150022154A (en) | 2015-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102253247B1 (en) | Thermoelectric-based thermal management system | |
CN108475832B (en) | Battery pack using direct cooling method on edge surface of battery | |
US7687901B2 (en) | Heat dissipating fins opposite semiconductor elements | |
US9497887B2 (en) | Cooling structure for heating element and power converter | |
KR20170057465A (en) | Heating sink and power battery system | |
US10306814B2 (en) | Heat dissipation in power electronic assemblies | |
US20210408620A1 (en) | Heat dissipating structure | |
US20200068749A1 (en) | Cooling structure of power conversion device | |
US9320179B2 (en) | Gas cooled traction drive inverter | |
JP5962326B2 (en) | Forced air cooling heat sink | |
JP2012028402A (en) | Power unit | |
KR101563329B1 (en) | Heat Dissipation Power Device of High Power Using Heat Pipe | |
KR101173055B1 (en) | Uniform Cooling Apparatus for Battery | |
KR101745055B1 (en) | Electronic pra apparatus and cooling method thereof | |
CN112313869A (en) | Power conversion device | |
CN115701823A (en) | Charging equipment and charging system | |
CN211128734U (en) | Busbar capacitor assembly heat dissipation device and electric automobile driving motor controller | |
JP2018054499A (en) | Loading device and method of applying load | |
JP2012222952A (en) | Load driving device | |
CN214954896U (en) | Adhesive sheet type semiconductor electronic refrigeration sheet radiating fan | |
KR101456888B1 (en) | Filter-reactor having a thermal generating module | |
CN217689993U (en) | Power supply device and computing equipment with same | |
CN217563985U (en) | Heat dissipation assembly and energy storage power supply | |
CN110265595B (en) | Heat abstractor and group battery | |
CN214960746U (en) | Semiconductor electronic refrigeration sheet radiating fan |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181015 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190917 Year of fee payment: 5 |