Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
L’une des étapes, lors de la détermination des différents éléments constituant un convertisseur de puissance, est le choix du dissipateur, qui préserve l’intégrité thermique des semi-conducteurs de puissance. Celle-ci est réalisée en maintenant la température de jonction du composant en dessous de sa valeur critique pendant le cycle de fonctionnement. Le coût du dissipateur, ou plus globalement de la fonction refroidissement, est étroitement lié au couple dissipateur-composant. La démarche industrielle de choix d’un dissipateur est développée ici, compromis entre le calcul académique et une simulation parfois laborieuse.
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Jean-François ROCHE : Directeur technique, ARCEL
INTRODUCTION
avec la collaboration de Bruno ALLARD
L’une des étapes, lors de la détermination des différents éléments constituant un convertisseur de puissance, est le choix du dissipateur, afin de préserver l’intégrité thermique des semi-conducteurs de puissance. Celle-ci est réalisée en maintenant la température de jonction du composant en dessous de sa valeur critique pendant le cycle de fonctionnement.
Le coût du dissipateur, ou plus globalement de la fonction refroidissement, est étroitement lié au couple dissipateur-composant.
Par exemple, pour maintenir à température un ou deux boîtiers TO3, le coût du couple « dissipateur + ventilateur » est souvent plus important que la somme des coûts des composants à refroidir. En règle générale, plus l’application est de forte puissance, plus le couple « semi-conducteur + étages de commande » est prépondérant, face au poste dissipateur. Cela est dû en partie au coût des semi-conducteurs de puissance.
Le choix du dissipateur ne peut être effectué qu’en connaissance des éléments suivants :
-
nombre et type des composants à refroidir, donc connaissance du boîtier utilisé pour chaque composant (composant discret, module, presspack...) ;
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pertes générées par chaque composant (dépendent du cycle de fonctionnement et de la topologie du montage), surcharges éventuelles ;
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mode de refroidissement souhaité (convection naturelle, ventilation forcée, chambres à eau...) ;
-
contraintes mécaniques et intégration du système dans son environnement final (contraintes diélectriques, fixation du montage, mise en coffret).
L’objet de ce dossier est de développer la démarche industrielle de choix d’un dissipateur, compromis entre le calcul académique et la simulation parfois laborieuse.
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VERSIONS
- Version courante de mars 2023 par Jean-François ROCHE
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Situation4. Conclusion
Il existe très souvent plusieurs solutions pour déterminer les éléments d’un convertisseur de puissance. Quelquefois, le cahier des charges impose de lui‐même une structure et une topologie particulières. Nous avons ici montré comment, simplement, on peut faire le choix d’un dissipateur, en adoptant une démarche industrielle, à mi-chemin entre le calcul académique et la méthode (laborieuse) liée à la simulation lourde.
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Conclusion
avec la collaboration de Bruno ALLARD.
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - IGBT Module. Application Manual. - Hitachi Ltd.http://www.pi.hitachi.co.jp/pse/ images/pdf/igbt-aple.pdf
-
(2) - Fuji IGBT Modules Application Manual. - Fuji Device Technology Co Ltd. (2004). http://www.fujisemiconductor.com/old_pdf/app_notes/fuji_igbt_application_manual(REH984).pdf
-
(3) - The next generation of cooling equipment. - Austerlitz. http://www.austerlitz-electronic.de/AE_K2004.pdf
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(4) - Thermal management. - Ferraz Date Industries (2001). http://www.ferraz-shawmut.com/fr/resources/pdfs/thermal-management.pdf
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(5) - Thermal Response of Semiconductor. - Application Note AN-292, Motorola.
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(6) - LEFRANC (P.) - Étude, conception et réalisation de circuits de commande d’IGBT de forte puissance. - Institut national des sciences appliquées de Lyon (2005).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Convertisseurs à semi-conducteurs. Code d’identification pour montages convertisseurs (supprimée en 2004). - CEI/TR 60971 - 07-89
(liste non exhaustive)
HAUT DE PAGE
Simplorer http://www.ansoft.com/products/em/simplorer/
Saber http://www.synopsys.com/saber/
SPICE http://bwrc.eecs.berkeley.edu/Classes/IcBook/SPICE/
HAUT DE PAGE
FLUENT http://www.fluent.com/
FLOTHERM http://www.flomerics.fr/flotherm/
Icepak http://www.icepak.com/
HAUT DE PAGE
(liste non exhaustive)
ABB (IGBT, semi-conducteurs de puissance) http://www.abb.fr/
ARCEL (composants de puissance, dissipateurs, montages) http://www.arcel.fr/
Fuji Electric (IGBT, semi-conducteurs de puissance) http://www.fujielectric.de/
IXYS (IGBT, semi-conducteurs de puissance) http://www.ixys.com/
Infineon...
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