在最新的GaN和SiC組件的推動下，功率電子模塊的尺寸在不斷縮小，與此同時，散熱也在不斷增加。因此，在許多應用中，工程師正在將主動（抽水）水冷卻作為看似顯而易見的解決方案。利用回路熱管（LHP）技術，Calyos提供了一種被動的，可持續的替代方案，可以應用于不同行業的許多熱問題。

在接受《電力電子新聞》采訪時，本·薩頓（Calyos的市場經理）解釋說，回路熱管是一種被動的兩相傳熱設備。這些系統可以將多個熱源與低質量解決方案結合在一起，該解決方案可以在復雜的環境中導航，同時仍然能夠冷卻高熱密度組件。

回路熱管可適應惡劣環境中的應用，可毫無問題地處理加速度和振動。流體定制可優化操作條件，包括用于量子計算機的低溫應用。

技術

熱管是一種傳熱裝置，可以通過工作流體的蒸發和冷凝在熱界面和冷界面之間以很小的溫差交換大量的熱量。

與熱管不同，LHP內部的棉芯結構集中在蒸發器內部。這種芯吸結構提供了毛細管抽吸壓力，將液體驅動向蒸發器的底板，在此處蒸發并沿著蒸汽管線排出。蒸發器是設備的心臟，并包含一個通常基于金屬或有機聚合物的多孔毛細管芯結構。

圖1：常見應用的典型系統設計

“所以，顯而易見的問題是它如何執行？”薩頓說。他已經與我們共享了一系列數據，以驗證其系統的性能，因為每種情況都取決于應用程序的具體情況，并且許多項目仍處于保密狀態。Sutton補充說：“以通俗易懂的話，由于汽化流體的低熱阻和高傳熱系數，系統可以使冷凝器的溫度最大化，進而使冷源傳遞的熱量最大化。”

在與我們分享的一個高密度逆變器的示例中，Calyos能夠提供一種可比的系統，該組件允許耗散四倍的熱能，同時在與水系統相同的約束下運行。其次，由于經過氦氣測試的系統閉環設計，由于沒有內部活動部件，客戶可以期望可靠性和使用壽命得到顯著提高。與客戶合作時，Calyos鼓勵設計完全無源的系統（不使用風扇），從而有機會將冷卻系統的能耗降低100％，這對許多人來說都是有吸引力的解決方案。

圖2：顯示LHP系統中核心組件的圖

LHP的工作原理可以從以下幾點進行描述：

蒸發器上的銅基板與熱源進行熱傳導。

在蒸發器內部，液體從儲液罐通過多孔芯吸結構流向基板。

由于溫度升高，液體在到達基板時會蒸發。

蒸氣沿著蒸發器結構內的出口路徑被引導向下沿著蒸氣管線。

當蒸氣到達冷源時，由于溫度較低，它凝結回液體。

由于來自蒸氣管線的壓力，液體沿著液體管線向下流回蒸發器。

當熱量施加到蒸發器上時，該過程將無限期地繼續。

Sutton說，Calyos已在利基市場（鐵路，能源，電信）中將該產品商業化，并通過其在比利時的工廠繼續提高產量。成本限制了汽車和計算機市場的廣泛采用。這兩個市場都提供了絕佳的機會，Calyos正在進行中的開發項目以及與OEM和一級供應商的討論。討論顯然集中在通過與客戶鞏固供應鏈并探索許可協議以實現采用來實現更大數量的生產。

“一個值得分享的偉大項目是我們在鐵路行業所做的工作。牽引變流器安裝在火車上，以轉換來自電力線的直流電以驅動火車。我們的系統被動冷卻了8個IGBT模塊，沒有泵和風扇。STOTON表示，這不僅會給TCO大大降低的系統給最終客戶帶來好處，而且還能顯著降低噪音，尤其是當火車停在車站時，可帶來更好的乘客體驗。

圖3：牽引變流器的被動冷卻系統

結論

有效的冷卻技術可以延長使用壽命，進而提高電子組件的可靠性，從而最大程度地提高系統效率。LHP等兩相技術可以將熱量從最熱的位置（例如大功率IGBT）極其有效地轉移到散熱器或其他冷卻結構的翅片區域。

“使用汽化潛熱來驅動冷卻系統是一個絕妙的主意，Calyos幸運地開發出了出色的熱力技術，解決了傳統熱管帶來的許多挑戰，同時又保留了優勢。隨著我們技術的普及，我們希望我們能夠提供更多的完全被動的解決方案，從而產生巨大的可持續發展影響。”薩頓總結說。

編輯：hfy