SiC功率模块的液冷散热设计与节能分析

摘要

为综合评估SiC功率模块的液冷冷板散热效果，设计了串联、并联与串并联3种冷板流道结构，从器件温升、系统能效、散热性能3个方面共计10项指标评估了冷板性能，基于ICEPAK仿真分析了液冷系统流场与温度场的稳态分布特征，从节能角度给出了液冷散热方案的工程应用选择与优化建议。研究结果表明，冷板内部串联流道设计的温升与散热性能指标更优，但其能效表现系数仅为并联设计的1/5，散热表现的提升以增加冷板内部压力损失为代价，降低了其能效表现；3种流道设计下，冷却液流量由8.2 L/min提高至24.6 L/min，冷板的能效表现系数分别由1 275,6 407,1 425下降至53.2,258.3,60.6，故提高冷却液流量并非改善散热的首选。实际工程应用中，在器件的温升允许范围内，应优先选择冷板内部的并联流道设计与多冷板间并联的散热方案，以提高散热系统的节能性。

关键词

功率模块 / 热设计 / 冷板 / 液冷 / 节能