电力电子系统散热计算与分析

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1、学校代码：10255学号：2141155DONGHUAUNIVERSITY硕士学位论文电力电子系统散热计算与分析THERMALANALYSISANDCALCULATIONOFPOWERELECTRONICSYSTEMS学科专业：电气工程论文作者：徐子峻指导老师：孙培德完成日期：2016年5月29日I东华大学硕士论文电力电子系统散热分析与计算摘要电力电子技术的高速发展，导致功率器件的散热问题显得尤为突出。器件温度过高是引起功率器件失效的重要原因之一，当器件功率密度越来越高时，提高器件的热性能是未来电子设备面临的挑战。通过热分布模型对功率器件热性能进行研究，可以经济、快速

2、、有效的为电力电子设备的工艺优化、封装设计以及芯片的热设计提供合理的参考依据。作为典型的大功率电子器件MOSFET，具有与其他功率器件类似的热设计要求。电子器件热设计与其耗散功率息息相关，本文针对buck电路中的MOSFET模块，对其工作在稳态时的耗散功率进行了研究分析与计算，并进行了仿真实验。通过仿真实验可以发现，本文提出的耗散功率计算方法是科学可行的，虽然仿真结果略大于计算得到的功率值，但也是因为计算过程中忽略了微小断态漏电流损耗和驱动损耗。在计算得到的消耗功率基础上，根据散热器的计算选择方法，计算散热器的参数，并在后面章节进行仿真验证。FloTHERM是一款专门

3、用于电子器件散热领域的仿真分析软件和优化设计软件，根据FloTHERM获得的仿真结果可以轻松的帮助热设计工作人员识别产品存在的热风险，提高产品的可靠性。在FloTHERM仿真平台上建立了三个模型，通过仿真发现散热器可以有助于电子器件热量的发散，加入强迫对流换热更能加速热量的发散。II东华大学硕士论文研究和探讨了改善电子器件热设计的思路，并讨论了红外成像法对于研究热分布预测的高效性能。关键词：电子器件；热设计；耗散功率；热模型；仿真III东华大学硕士论文ThermalanalysisandcalculationofPowerElectronicSystemsAbstra

4、ctWiththedevelopmentofthePowerElectronicsTechnology，theradiatingofpowerdevicesbecomeveryprotruding.Hightemperatureisanimportantreasonofpowerdevicefailure，whenthepowerofdeviceincreasehigherandhigher，improvethethermalperformanceofthedevicebecomeachallengewhichPowerElectronicshavetobeconfr

5、ontedwithinthefuture.ResearchtheThermalPerformanceofpowerdevicesbymeansofheatdistributionmodel，couldprovidelegitimateevidenceforthecraftsoptimization、packagedesignandthermaldesignofchipinaneconomic、rapidandeffectiveway.Asatypicalofhighpowerelectronicdevices，MOSFEThasthesamethermaldesign

6、requirementswithotherpowerdevices.Powerdissipationofelectronicdeviceshaveagreatinfluenceontheirthermaldesign，asaresult，thisarticleresearchandcalculatethepowerdissipationoftheMOSFETmodulewhenitsteadyworkinthebuckelectriccircuit，andsimulateittoverify.Fromthesimulationwecouldfindthatthisca

7、lculationmethodisscientificandfeasible，eventhesimulationresultsisslightlylargerthancalculatedone，thereasoniswehaveignoredtheoff-stateleakagecurrentlossanddrivelosswhencalculatingthepowdissipation.Basedonthecalculatedpowerconsumptionandselectionmethodoftheradiator，calculatethepa