[发明专利]一种功率元器件共用散热器的二级散热构造

说明书

技术领域

本发明是一种功率元器件的散热构造，特别是多路功率元器件共用散热器的散热构造。

背景技术

在开关电源、电机驱动控制器等多路功率元器件共用一个散热器的场合，功率元器件散热是一个重要的问题。由于多路功率元器件共用一个铝散热器，就必须使功率元器件与共用铝散热器之间绝缘，目前在各路开关元器件与铝散热器之间采用绝缘导热布或绝缘导热膜隔离。由于绝缘导热布或绝缘导热膜的导热系数很小，通常只有铝散热器的不足百分之一，使功率元器件的管芯热量散不出来。目前绝大多数大功率开关电源、电机驱动控制器采用多管并联结构，即用多个功率元器件去分担大电流负载，使得每个功率元器件的电流较小，产生的热量也小，以期解决散热问题。这样不但增加了成本，还造成了多管共同工作时的均流问题，而影响均流的主要因素阻抗，在设计、生产过程中都很难掌控，成为影响开关电源、电机驱动控制器寿命的另一个主要原因。

发明内容

本发明为了解决现有技术方案的不足，提供了一个结构简单、散热速度快、成本低、质量可靠、安装方便的功率元器件共用散热器的二级散热构造。

本发明是这样实现的：一种功率元器件共用散热器的二级散热构造：在传统的由共用散热器、绝缘导热层、功率元器件的组成的散热结构中的绝缘导热层与功率元器件之间加入一个具有功率元器件散热速度放大作用的功率单元散热片。使传统的共用散热器的功率元器件主要散热途径：由功率元器件到绝缘导热层，到共用散热器；改变为本发明的：由功率元器件到功率单元散热片，到绝缘导热层，到共用散热器。散热传导能力由传统的功率元器件低速传导到共用散热器；改变为本发明的功率元器件高速传导至功率单元散热片，然后在以比传统方式大数倍的速度传导到共用散热器。

所述共用散热器为铝制的散热器壳体与安装过渡部分或铝制的散热器壳体或与壳体不连接的散热器。

所述绝缘导热层为导热系数远大于空气导热系数的绝缘材料制造的绝缘导热布或绝缘导热膜或可凝固的绝缘导热胶。

所述功率单元散热片的材料为铝或铝合金或铜。

所述绝缘导热层和功率单元散热片可以是预先制造结合好的整体。只要符合与功率元器件接触的部分是功率单元散热片，绝缘导热层处于功率元器件与功率单元散热片接触面的对面或平行截面的位置。既具备功率元器件与功率单元散热片之间热量快速传导功能；又具备功率单元散热片与共用散热器之间的绝缘导热功能的实质要求即可。

所述绝缘导热层和功率单元散热片可以是预先制造结合好的整体。还可以是未经过布线加工的铝基板；也可以是腐蚀掉覆铜层的铝基板。

所述功率元器件主要指直插功率开关管。

所述功率元器件的散热面与功率单元散热片紧密接触。

显然，由于功率单元散热片与功率元器件直接接触，可使得功率元器件管芯的热量以比传统散热方式高一百多倍(功率单元散热片的材质为铝或铝合金)或二百多倍(功率单元散热片的材质为铜)的速度迅速传导到功率单元散热片上；由于功率单元散热片与绝缘导热层的接触面积大于传统散热方式的功率元器件与绝缘导热层的接触面积的数倍，因而，功率单元散热片上的热量又以比传统散热方式高数倍的速度传导至共用散热器上。以功率单元散热片采用的材料为铝合金AA1070且表面面积为10cm²，绝缘导热层采用最好的导热系数为2.5的绝缘导热膜为例，本发明的功率元器件共用散热器的二级散热构造的功率元器件到共用散热器的散热速度较传统方式提高了300多倍。起到了散热速度放大作用。

本发明有针对性解决功率元器件的管芯散热问题，有效降低功率元器件管芯温度，不但延长功率元器件寿命，而且在相同电流的条件下有效减少功率元器件使用数量。既提高了质量，又降低了成本。在已经应用的传统散热方式的30只功率元器件的三相直流无刷电动车控制器中，同等功率的条件下，使功率元器件减少到18只。同时无故障率也有很大的提高。每个控制器减少器件成本近20元人民币。

附图说明

图1、侧向示意图

图2、A-A向放大示意图

图3、安装示意图

图中包括：共用散热器1，绝缘导热层2，功率单元散热片3、功率元器件4，安装固定板5。

具体实施方式