{"id":3122,"date":"2023-04-17T13:37:34","date_gmt":"2023-04-17T11:37:34","guid":{"rendered":"https:\/\/astrolkwx.com\/?post_type=blog&p=3122"},"modified":"2026-10-05T11:58:50","modified_gmt":"2026-10-05T09:58:50","slug":"koellichamen-belangrijke-onderdelen-van-vermogenselektronica-warmteafvoer-huishoudelijk","status":"publish","type":"blog","link":"https:\/\/astrolkwx.com\/nl\/blog\/koellichamen-belangrijke-onderdelen-van-vermogenselektronica-warmteafvoer-huishoudelijk\/","title":{"rendered":"Heatsinks voor vermogenselektronica: essenti\u00eble onderdelen van de thermische huishouding"},"content":{"rendered":"\n

De onderschatting van systeemkoeling<\/h2>\n\n

Met meer dan 40 jaar ervaring in de vermogenselektronica heb ik waarschijnlijk meer dan duizend verschillende ontwerpen van elektrische systemen gezien. Het is mij duidelijk geworden dat bij het ontwerp van (vermogens)elektronicasystemen het belang van de thermische huishouding en het kiezen van de juiste heatsinks voor vermogenselektronica soms wordt onderschat. Vaak richt de ontwerpend ingenieur zich voornamelijk op het kiezen van de juiste halfgeleiders en de besturingselektronica. <\/p>\n\n

Maar let op: de thermische huishouding van het systeem, inclusief de juiste heatsink, is echter net zo belangrijk!<\/p>\n\n

“Een goed ontworpen, compact maar betrouwbaar systeem vraagt om een perfecte harmonie van vermogensdissipators en de voorzorgsmaatregelen die genomen zijn om het \u201ckoel te houden\u201d!<\/em><\/strong><\/p>\n\n

Koelprincipes<\/h3>\n\n

Allereerst moet de koeling van het elektrische systeem ervoor zorgen dat de maximaal toegestane junctietemperatuur van de halfgeleiders en andere componenten die warmte dissiperen, onder de slechtst denkbare omstandigheden, nooit het gespecificeerde maximum zal overschrijden. Nog beter: blijf er ruim onder om een veiligheidsmarge te garanderen. <\/p>\n\n

Maximale temperaturen berekenen<\/h3>\n\n

Het berekenen van temperaturen is geen hogere wiskunde als alle vereiste parameters goed gedefinieerd zijn.<\/p>\n\n

Het gedissipeerde vermogen, vermenigvuldigd met de som van de in serie geschakelde thermische weerstanden, leidt tot de temperatuursprong (\u0394T). Door dit op te tellen bij de maximale omgevingstemperatuur wordt de maximale (junctie)temperatuur verkregen. <\/em><\/strong><\/p>\n\n

De levensduur van componenten hangt sterk af van hun temperaturen en nog meer van hun temperatuurvariatie. Dit geldt vooral voor systemen die een belastingsvermogen moeten regelen dat sterk varieert in de tijd. <\/p>\n\n

Temperatuurvariatie heeft een grote invloed op de mechanische spanning op componenten en moet daarom zoveel mogelijk worden beperkt, afhankelijk van de levensduureis. Denk aan de bonddraden die de halfgeleiderchips met de buitenwereld verbinden! <\/p>\n\n

Door het koelsysteem te overdimensioneren, worden de maximale temperaturen en dus de maximale temperatuurvariatie beperkt en wordt de levensduur verlengd.<\/p>\n\n

Heatsink-oplossingen voor vermogenselektronica<\/h2>\n\n

Het verlagen van de temperaturen, veroorzaakt door de dissipatie van de relevante componenten van een systeem, kan worden bereikt door de meest geschikte heatsink voor een specifieke toepassing te selecteren.<\/p>\n\n

De heatsink-leverancier is de partij om het best mogelijke advies te krijgen. Een professionele fabrikant kan de temperatuurafwijking binnen de heatsink adequaat simuleren, waarbij de hotspots en de relevante waarden nauwkeurig worden weergegeven, op basis van de toepassingsinformatie die aangeeft welke componenten op welke locatie van de heatsink moeten worden gemonteerd en het gedissipeerde vermogen per component. <\/p>\n\n

Afhankelijk van het vermogen van een systeem kan een heatsink zijn: (in volgorde van laag naar hoog vermogen)<\/h3>\n\n
\n

Convectiegekoelde heatsink<\/h3>\n\n\n\n

Warmte veroorzaakt een \u201cschoorsteeneffect\u201d, wat betekent dat warme lucht verticaal opstijgt. De heatsink (ofwel een standaard ge\u00ebxtrudeerd of een aangepast profiel) moet daarom zodanig worden gemonteerd dat de vinnen verticaal zijn geplaatst om een optimale luchtstroom langs deze vinnen te genereren, wat leidt tot een optimaal gebruik van de heatsink. De ontwerper moet ervoor zorgen dat de lucht de warmte vrij kan afvoeren door ruimte onder en boven de heatsink toe te staan! <\/p>\n\n\n\n

Bekijk onze luchtgekoelde heatsinks<\/p>\n<\/div>

\"Convectiegekoelde<\/figure><\/div>\n\n
\"Geforceerd<\/figure>
\n

Geforceerd luchtgekoelde heatsink<\/h3>\n\n\n\n

Een luchtstroom, gegenereerd door een ventilator, zal de thermische weerstand van een heatsink aanzienlijk verminderen (tot factoren lager in vergelijking met convectiekoeling). Geforceerde luchtkoeling wordt daarom met succes toegepast voor hogere vermogens of compactere ontwerpen. Het spreekt voor zich dat hoe meer de lucht langs de vinnen wordt \u201cgeforceerd\u201d door het cre\u00ebren van luchtkanalen, hoe effici\u00ebnter het ontwerp zal zijn! Het zal duidelijk zijn dat de positie van geforceerd luchtgekoelde heatsinks niet relevant is. <\/p>\n\n\n\n

Bekijk onze (geforceerd) luchtgekoelde heatsinks<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n

\n

Vloeistofgekoelde heatsinks<\/h3>\n\n\n\n

Voor systemen met een nog hoger vermogen, en systemen waar een vloeistofstroomsysteem direct beschikbaar is (zoals maritieme- of tractietoepassingen), is vloeistofkoeling zinvol. Een goed ontworpen vloeistofgekoelde heatsink kan indrukwekkend lage thermische weerstanden vertonen, waardoor zeer compacte ontwerpen van systemen met een zeer hoog vermogen mogelijk zijn. Speciale aandacht is nodig om isolatie tussen de vloeistof en de halfgeleider te waarborgen. Bij gebruik van ge\u00efsoleerde halfgeleidermodules zijn geen speciale voorzorgsmaatregelen vereist en kan normaal leidingwater worden gebruikt. Wanneer echter hoogvermogenhalfgeleiders in schijfbehuizingen worden toegepast, zijn speciale voorzorgsmaatregelen vereist. Er kunnen ofwel elektrisch ge\u00efsoleerde maar thermisch geleidende materialen worden gebruikt, of, nog beter, heatsinks gemaakt van aluminiumnitride. <\/p>\n<\/div>

\"Vloeistofgekoelde<\/figure><\/div>\n\n

Astrolkwx levert vele gelijkrichters gebouwd met deze AlN-heatsinks voor de maritieme industrie. Ze worden in het systeem toegepast om de wisselstroom van de generator(en) gelijk te richten en de DC-bus aan boord te voeden. <\/p>\n\n

Last but not least: het raadplegen van de leverancier van vermogenselektronica (Astrolkwx) of de componentenfabrikant kan veel tijdrovend experimenteren voorkomen. Zorg ervoor dat u ge\u00efnformeerd bent over het gebruik van aangepaste thermische folies of pasta’s en de juiste montage van de halfgeleiders. Dit resulteert in een optimaal thermisch ontwerp dat bijdraagt aan de algehele effici\u00ebntie van het systeem. <\/p>\n\n

Heatsinks voor vermogenselektronica in ons productportaal<\/h2>\n\n

Astrolkwx heeft een uitgebreid portfolio heatsinks van ons gewaardeerde A-merk Mecc.AL<\/a>. Wij nodigen u uit om een bezoek te brengen aan ons gloednieuwe productportaal<\/a> voor een snelle heatsink-tour! <\/p>\n\n

\"Halfgeleider
Figuur 1: Vereenvoudigd model van een halfgeleider, gemonteerd op een heatsink.<\/figcaption><\/figure>\n\n
\n

Figuur 2: Voorbeeld van een 3kA gelijkrichter voor maritieme toepassingen, met behulp van AlN-heatsinks.<\/p>\n<\/div>

\"3<\/figure><\/div>\n\n
\n

Schedule a Technical Online Meeting with Aniket<\/h2>\n\n\n\n

We offer a technical online meeting as an extra service to get to know you and your business. If you have any DC related questions, need help with your power electronics projects or if you are looking for support with complex power electronics related challenges, our technical meeting will be of value. Schedule your desired time slot below!<\/p>\n\n\n\n\n

<\/div>\n