Dimensionnement dissipateur thermique IGBT : Guide et calculs

Plan du document PDF : Dimensionnement d’un dissipateur thermique
pour IGBT
1. Introduction
 Rôle du dissipateur thermique dans un hacheur : évacuer les pertes de
conduction et de commutation pour maintenir la température de jonction
sous la limite constructrice.
2. Bilan des pertes
Pertes de conduction cond CE(sat)avg 
 cond: puissance dissipée en conduction (W)
 CE(sat): tension collecteur–émetteur en saturation (V)
 avg: courant moyen (A)
 : rapport cyclique (—)
Pertes de commutation sw on offsw
 sw: puissance dissipée en commutation (W)
 onoff: énergies de commutation (J)
 sw: fréquence de commutation (Hz)
Pertes de la diode diode avg rr
 diode: pertes de la diode (W)
 : tension directe (V)
 avg: courant moyen (A)
 : fraction de conduction de la diode
 rr: pertes de récupération inverse (W)
3. Chaîne thermique
tot  
 : température de jonction (°C)

 : température ambiante (°C)
 : résistance thermique jonction–boîtier (°C/W)
 : résistance thermique boîtier–dissipateur (°C/W)
 : résistance thermique dissipateur–air (°C/W)
4. Convection et ailettes
eff
 : coefficient de convection (W/(m²·K))
 eff: surface effective (m²)
 : efficacité d’ailette
 : longueur (m)
 : conductivité thermique (W/(m·K))
 : épaisseur (m)
5. Exemple chiffré (48 V, 10 A, 20 kHz)
 CE(sat) V, A, → cond W
 on off µJ, sw kHz → sw W
 Diode : V, A, → diode W
 Total : tot W
Cible dissipatrice :
  °C/W
6. Vérification
 Convection naturelle (): eff  cm
 Convection forcée (): eff  cm
 Température jonction calculée : ~150 °C → marge nulle, viser  
°C/W.

7. Recommandations
 Base cuivre + ailettes aluminium.
 Interface thermique performante (pâte ou pad graphite).
 Ventilation forcée recommandée pour tot W.
 Optimiser driver et snubber pour réduire onoff.