连续网络热路模型(Continued fraction circuit)反应了带有内部热阻的半导体器件的热容量真实的物理传导过程。当已知器件的每层的材料特性时,就能够建立这个模型。然而,要画出 每层材料上的热路图是十分麻烦的。模块的每一层(芯片、芯片的连接部、基片、基片连接部、底板)都可以用相应独立的RC单元来表示。因此从热路模型的各网络节点就能够获得每层材料的内部温度。文章来源:http://www.bellevuebicycle.com/sr/297.html
图 2: 局部网络热路模型 (Partial fraction circuit,也称作Foster模型或pi模型)
与连续网络热路模型不同,局部网络热路模型(Partial fraction circuit)的RC部分不再与各材料层对应。网络节点没有任何物理意义。本应用手册是用该模型,因为系数很容易从已测得的散热曲线中得到,因此该模型往往用于解析计算模块的温度分布。
在本应用手册中,局部网络热路模型中的系数是用如表格中的r和一起表示的。
这里举一个例子:
图 3: 局部网络热路模型中含输入功率P(t), 壳温Tcase 和IGBT 的仿真模型
在实际应用中,基板和散热片的温度不是总能简化假设为恒定值,因为与散热片的时间常数
相比,负载周期的时间不是短到可以忽略的。对于非固定的工作环境,要对Tcase(t )进行测量或者将IGBT模型与散热片模型连接。
考虑导热胶
在以上两种网络热路模型中,在评估最恶劣情况下的温度时是用导热胶Rt h 替代常常是未知的导热胶Zt h。然而,在局部网络热路模型中,当一个阶跃的功率输入到IGBT中时将导致通过导热胶的温度随即上升,并因此将导致实际器件中不存在的结温升高。有两种方法可以避开这个问题:
1) 如果散热片的Zth 可以通过测量得到,应当用基板的温度Tcase来代替散热片的温度Ths。在这种情况下,导热胶已经包含在散热片的温度测量中,这样就不必再单独分开考虑。
2) 如果IGBT已经搭建,因已知输入功率损耗P(t),则基板的温度Tcase(t)可以直接测量得到,从而根据图3计算得到。
IGBT加散热片用局部网络热路模型或连续网络热路模型?