03.04 Sistema de Refrigeración
# Sistema de refrigeración
| Opción de refrigeración | Ventajas | Desventajas |
|---|---|---|
| Convección natural | Económica, sin partes móviles | Limitada disipación de calor, depende del ambiente |
| Disipador de calor | Económico, fácil de instalar, no requiere energía adicional | Limitado en aplicaciones de alta potencia, depende del ambiente |
| Ventilador | Buena disipación de calor, control de temperatura | Limitado en aplicaciones de alta potencia, ruido |
| Coldplate de agua | Excelente capacidad de disipación, buen control de temperatura | Coste, mantenimiento, posible riesgo de fugas, instalación complicada |
| Coldplate de aceite | Buena capacidad de disipación, no corrosivo, alto rango de temperaturas | coste, mantenimiento, posible riesgo de fugas, instalación complicada |
Comparación de opciones de refrigeración.
Para el sistema de refrigeración de los semiconductores se ha optado por un sistema de refrigeración líquida consistente en una coldplate, una bomba y un radiador. Esta elección se basa en varios factores clave que se detallan a continuación:
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Mantenimiento de la temperatura: A diferencia de una refrigeración por aire, una coldplate permite mantener una interfaz de temperatura fija para los semiconductores. Esto es crucial para garantizar un funcionamiento estable y confiable de los componentes, especialmente en aplicaciones de alta potencia como la que se está diseñando.
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Experiencia previa: El equipo tiene experiencia previa en sistemas de refrigeración líquida, lo que facilita la implementación y mantenimiento de este tipo de sistemas.
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Flexibilidad del packaging: La refrigeración líquida, especialmente con agua, permite un diseño más compacto en comparación con otras opciones. Un disipador haría mucho más voluminoso el convertidor, mientras que la refrigeración líquida permite una distribución más libre de los componentes por el monoplaza. Por ejemplo, se puede situar el radiador en una zona donde tenga mucho contacto con el aire exterior, y conectarlo mediante mangueras a la bomba y a la coldplate.
Aunque el carburo de silicio tiene una temperatura máxima de la unión
notablemente alta que el silicio, se ha establecido un objetivo de
mantener la interfaz térmica del semiconductor a 80
Se ha elegido agua como el fluido de refrigeración por varias razones:
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Norma T7.2.2: Según la norma T7.2.2 , los sistemas de refrigeración solo pueden utilizar agua, aire u aceite como refrigerante. Con lo cual, no es posible utilizar líquidos refrigerantes específicos.
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Propiedades térmicas: El agua tiene una alta capacidad calorífica y conductividad térmica, lo que la hace eficaz para disipar el calor generado por los semiconductores. El aceite tiene peor conductividad térmica, y su amplio rango de temperaturas no es útil para la aplicación.
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Seguridad: El agua es un fluido seguro y no inflamable, lo que reduce los riesgos de seguridad en caso de fugas o accidentes. Además, es un fluido fácilmente disponible y de bajo costo en comparación con otros refrigerantes. Si se usa agua destilada, el riesgo de corrosión es más bajo, y los sistemas electrónicos no serán tan susceptibles a posibles fugas.
En el presente trabajo no se desarrolla más acerca el sistema de refrigeración puesto que la complejidad de diseñarlo excede el alcance del proyecto. Sin embargo, se reconoce su importancia, ya que al no disponer de este no se pueden realizar pruebas de potencia constante.
