Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

4 Applikationshinweise für Thyristoren und Netzdioden
Zur Ermittlung des thermischen Widerstandes des Kühlprofils bei Bestückung mit mehreren Bauelementen
kann man den Kühlkörper virtuell zersägen und für jedes Teilstück den R th
bestimmen.
Werden die Bauteile gleichmäßig über die Länge des Profils verteilt angeordnet, so verringert sich
der R th(s-a)
durch die bessere Wärmeverteilung beträchtlich gegenüber demjenigen Wert, der sich
bei Konzentration der gesamten Verlustleistung auf eine einzige Wärmequelle ergeben würde.
Für das Beispiel in Bild 4.2.7 ergäbe sich für 2 Bauelemente mit je 50 W gemeinsam auf einem
200 mm langen Kühlkörper:
R
th(sa)
R
th(sa)
(100 mm, 50 W) 1,1K/W
0,55 K/W
2
2
Im Vergleich dazu hätte ein Einzelbauelement mit 100 W auf einem gleich langen Kühlkörper von
200 mm einen R th(s-a)
= 0,7 K/W. Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt bei sehr langen Profilen
und bei verstärkter Luftkühlung. In den Datenblättern vieler Kühlprofile finden sich Diagramme,
die den R th(s-a)
in Abhängigkeit von der Profillänge und der Verlustleistung für n auf das Kühlprofil
montierte Bauelemente angeben.
Eine beidseitige Kühlung von Scheibenzellen und damit eine Halbierung des thermischen Widerstandes
R th(j-s)
wird erreicht, indem man das Bauelement zwischen zwei Kühlprofile einspannt. Die
Spannvorrichtung muss so ausgelegt sein, dass zumindest ein Kühlprofil beweglich ist, sodass ein
gleichmäßiger Druck über die gesamte Fläche der Scheibenzelle sichergestellt wird (Bild 4.2.8).
Näheres siehe Montagehinweise im Kap. 6.4.
Bild 4.2.8 Beidseitige Kühlung einer Scheibenzelle mit zwei Kühlprofilen
4.2.4 Verstärkte Luftkühlung
Bei höheren Verlustleistungen (über etwa 50 W) wird gern die verstärkte Luftkühlung verwendet,
bei der ein Gebläse die Luft durch das Kühlprofil bläst. Der R th
des Kühlkörpers verringert sich dadurch
je nach der durchströmenden Luftmenge auf ein Drittel bis ein Fünfzehntel und ist praktisch
unabhängig von der Verlustleistung. Das Lackieren bzw. Schwärzen des Kühlprofils bringt bei
verstärkter Luftkühlung keine Verbesserung mehr. Dafür hängt R th(s-a)
naturgemäß stark von der
in der Zeiteinheit durchströmenden Kühlluftmenge V air
/t bzw. der mittleren Kühlluftgeschwindigkeit
v air
ab (Bild 4.2.9).
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