Compte Rendu : Thermique des Systèmes Électroniques

Thèmes abordés

Thermique des systèmes électroniques, documentation technique, courbe, armoire de commande, refroidissement

Résumé du document

Données :
Un transistor IRF 530 (marque Samsung) doit conduire un courant de drain I1 = 5A. Grâce à la courbe suivante, on trouve la valeur de Tc.
Ainsi Tc = 137.5 °C.
D'après la documentation technique du fabriquant, pour un courant de drain de 5A et une température Tc = 137.5 °C, on trouve une puissance à dissiper P = 11w
grâce à la courbe suivante.

Extraits

[...] Refroidissement par aire 1. Données : 6 interrupteurs élémentaires IGBT + 1diode) sont brasés sur une plaque très conductrice de la chaleur, de dimensions 5 cm * 3 cm. Compte-tenu de la destination du système électrique (notamment le courant), les pertes thermiques sont évaluées à P2=3 W/cm2 de puce. Chaque semi-conducteur a une surface de 1cm2. La température des semiconducteurs à maintenir est T2 = 100 La température de l'air est de 20 sa vitesse doit demeurer inférieure à 5m/s. [...]

[...] Dans notre cas le flux traversant la paroi inferieur est de 1839.77 W ce chiffre est inferieur au 1920W de puissance produite pas le système Dimensionner un échangeur de chaleur Schéma de l'ensemble : P=3 (phase) x 4(sandwich) x 6(puce) x 80(pertes)=5760W P=Dm x Ceau x (Te1-Ts1) Tmoyen=60°C= Te1-Ts1=4°C donc Ts1=58°C et Te1=62°C et Ceau=4180 ; Calcul des dimensions de canalisation : D'où Dm = Stuyaux x Vitesse = m3/s 10-4 m3/s Donc = = 0.02 m = 0.3445 Choix de l'échangeur de chaleur Après visite sur le site directindustry.com. Un échangeur de chaleur qui conviendrait pour cette application est le suivant. BONDIOLI & PAVESI FR634110012 Choix de la pompe Après visite sur le site directindustry.com. [...]

[...] La puissance des pertes est de 80 de puce. Le système de refroidissement est une circulation d'eau à une vitesse de 1m/s, à une température moyenne de et pour un écart entré-sortie de entre une plaque et un couvercle en matière plastique Concevoir et dimensionner le dissipateur d'une phase Après calcul le nombre de Reynolds est de 316068,59, le nombre de Prandtl est de 2,03 et le nombre de Nusselt est de 1142,24. Le coefficient de convection hc est de 7323,4W/m²/°C Après calcul le dissipateur de chaleur doit comporter au moins 10 ailettes qui doivent être de 1cm de hauteur, 1mm de largeur et 2mm entre ailettes pour se faire on choisit un dissipateur de 11 ailettes afin d'avoir une marge de sécurité. [...]

[...] Coefficient de convection hc : On sait que : Nature du fluide Température Ta Masse volumique e Conductivité Chaleur massique c Viscosité U Air 20°C 1.21 kg/m 1006 2.1 E-5 kg/m/s De plus, d'après le cahier des charges, L = 3 cm soit 0.03 m : Soit : On peut alors calculer Nul tel que : 5 D'où : Evaluation de l'efficacité de l'ailette : On sait que : Avec : Lc = l + t/2 Et : Longueur de l'ailette Hauteur de l'ailette Largeur de l'ailette Conductivité L = 0.05 m H = 0.015 m L = 0.03 m λ = 210 Après l'application numérique, on trouve : Calcul du nombre d'ailettes nécessaires : Longueur plaque Largeur plaque Densité de flux Température paroi 0.05 m 0.03 m W/m 6 Soit le flux total dissipé par la formule : Sa étant la surface en contact avec l'air : Sa = 2*h + t*L Ainsi : Le nombre total d'ailettes nécessaires pour satisfaire le cahier des charge est alors calculé tel que : Grace aux applications numériques, on trouve N = 7.6 Comme N est un entier, on considère que N=7. Avec un écart entre ailette de 0,001 le nombre d'ailettes maximum est : On constate alors que Np > le dimensionnement initial est donc valable pour cette configuration III. Refroidissement d'une armoire de commande 1. Données : Une phase de convertisseur de puissance est constituée de 4 sandwichs, eux-mêmes constitués de 4 IGBT et de 2 diodes. Chaque puce à une surface de 1cm². [...]

[...] 2012 Compte Rendu : Thermique des Systèmes Électroniques BOHIN-MEYER Baptiste KACIMI Sara Refroidissement Des Composants Électroniques Table des matières I. II. III. Refroidissement en micro-électronique : Refroidissement par aire Refroidissement d'une armoire de commande I. Refroidissement en micro-électronique : 1. Données : Un transistor IRF 530 (marque Samsung) doit conduire un courant de drain I1 = 5A. [...]