隨著科技的快速發展，熱管理技術也在不但發展，熱管理涵蓋了與電子設備和電路中產生的熱量的產生，控制和散發有關的所有技術解決方案。每個電子組件在其運行過程中都會產生一定量的熱量，這些熱量可能會對組件本身的性能和可靠性產生負面影響。在每個電子領域中，趨于使封裝尺寸盡可能減小的趨勢進一步復雜化，隨之而來的是散熱問題。半導體的結溫應保持在制造商設定的極限以下;否則，可靠性和組件壽命都會受到影響。

    熱管理挑戰

    熱管理策略應適用于任何能夠產生熱量的電子設備。在汽車行業中，由于極端溫度以及冷熱條件的變化，這一方面至關重要，以確保高度的可靠性和安全性。電子設計人員面臨的最大挑戰之一是再現或模擬最嚴酷的工作條件，即那些電子設備承受高熱應力的條件。通過使用計算流體動力學(CFD)模擬軟件可以簡化此任務，該軟件簡化了大功率電子設備的開發。汽車功率器件熱管理的主要挑戰是高功率密度，惡劣的環境條件，產品小型化和成本降低。必須采取適當的措施來解決熱管理問題，從傳統的措施(散熱器，熱管和風扇)到更具創新性的措施(制冷劑冷卻，緊湊型熱交換器，微熱電冷卻器，相變材料，冷板冷卻)。熱管理的最新趨勢是通過開發諸如納米技術和智能材料之類的高級解決方案，從單相傳熱技術轉變為多相傳熱技術。

    汽車應用

    車載電子設備的數量，價值和復雜性不斷增長。這使得功率器件的熱管理更加困難，同時也變得更加重要。乘客艙中散熱最高的動力設備包括通風和空調(HVAC)，無線電和信息娛樂系統，儀表板，儀表和平視顯示器。乘客艙外部的動力裝置包括發動機控制單元(ECU)，制動系統控制單元和不同類別的傳感器。這些設備帶來的主要挑戰涉及發動機艙內達到的高工作溫度，環境條件在很大的數值范圍內變化以及適用于汽車領域的標準提出的非常嚴格的要求。電子設備，特別是那些安裝在乘客艙外部的設備，通常被密封以防止濕氣進入：這方面使冷卻更加復雜，冷卻仍然限于基于傳導和對流的技術。

    容納在發動機罩中的電子元件會暴露在高溫下，并且存在散熱問題，這也與占地面積非常小有關。混合動力(HEV)和電動(EV)汽車的擴散日趨明顯，這需要電動機和電池都需要冷卻。涉及的功率水平也很高，這也取決于車輛的“電氣化”程度。在“全混合動力”車輛中，功率值最高，達到15kW以上，電壓高于100V。因此，有必要使用先進的冷卻技術，該技術基于使用散熱器，熱交換器和電動泵進行液體冷卻。在HEV和EV車輛中，電力電子設備執行相關任務，例如控制電動機，與電子控制單元通信和診斷。除ECU外，其他典型組件還有逆變器和一個或多個DC-DC轉換器。為了使功率設備保持在建議的溫度范圍內，應將其連接到車輛的冷卻/加熱系統。

    商業級解決方案

    汽車應用需要符合該部門設想的可靠性和安全性標準的功率設備，例如AEC-Q100和AEC-Q101。英飛凌科技公司在為汽車市場開發和制造電子組件方面擁有四十多年的經驗，擁有眾多的半導體產品可以滿足每個汽車領域的需求。 Tempfet尤其通過其溫度傳感器提供第一級的溫度和電流保護。溫度傳感器位于外部引腳上，可直接進行門訪問和靈活的溫度響應控制。圖1顯示了Tempfet器件的簡化框圖，該器件能夠以高達1 MHz的開關頻率工作，并具有擴展的溫度范圍(從-40°C至+ 175°C)。

    意法半導體(STMicroelectronics)擁有一系列適合汽車應用的功率器件。其中包括PowerFLAT系列汽車功率MOSFET，它們封裝在5x6mm微型雙面冷卻(DSC)封裝中。新的MOSFET(封裝如圖2所示)使汽車電子控制單元(ECU)的功率密度得以提高，它們是用于汽車電機控制應用，反向電池保護和高性能電源開關的40V器件。 0.8mm高的PowerFLATTM 5×6 DSC保留了標準封裝的占位面積和熱效率高的底側設計，同時露出了頂側源電極以進一步增強散熱，從而簡化了熱管理。

    安森美半導體提供全面的創新型節能電源設備產品組合，提供NVG800A75L4DSC，一種750V-800A電源模塊，該模塊具有雙面冷卻功能，且占地面積小，適用于混合動力(HEV)和電動汽車(EV)牽引逆變器應用。該模塊由半橋配置的兩個窄臺面場截止IGBT組成。提供了雙面液體冷卻散熱器參考設計以及完整的逆變器套件(NVG800A75L4-EVK)，可簡化設計。以上就是汽車功率器件的熱管理，希望能給大家參考意見。