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Einrichtungen >> Technische Fakultät (TF) >> Department Elektrotechnik-Elektronik-Informationstechnik (EEI) >> Lehrstuhl für Elektrische Energietechnik (LEE) >>

  Thermisches Management in der Leistungselektronik (LEE-TM)

Dozent/in
Prof. Dr.-Ing. Martin März

Angaben
Vorlesung mit Übung
4 SWS, benoteter Schein, ECTS-Studium, ECTS-Credits: 5, Sprache Deutsch
Zeit und Ort: n.V.; Bemerkung zu Zeit und Ort: Montag 14:00 bis 15:30 Uhr; Übung: Donnerstag: 17:45 bis 19:15 Uhr jeweils im Waeber-Saal am Fraunhofer-IISB, Schottkystr. 10; Veranstaltungsbeginn: 8.Mai

Studienfächer / Studienrichtungen
WF ME-BA ab 5 (ECTS-Credits: 5)
WF ME-MA ab 1 (ECTS-Credits: 5)
WPF EEI-BA-EuA ab 5 (ECTS-Credits: 5)
WPF EEI-BA-LE ab 5 (ECTS-Credits: 5)
WPF EEI-MA-EuA ab 5
WPF EEI-MA-LE ab 5
WF ET-MA ab 1 (ECTS-Credits: 5)

Voraussetzungen / Organisatorisches
Lernziele und Kompetenzen:
Für die Leistungselektronik ist das Thema Entwärmung von essentieller Bedeutung, vor allem mit Blick auf Zuverlässigkeit, Lebensdauer oder erzielbare Leistungsdichte. Den Studierenden werden die Grundlagen der Entwärmung leistungselektronischer Systeme vermittelt. Ausgehend von den Gesetzen des Wärmetransports und den Materialeigenschaften werden Entwärmungstechniken auf Bauteil-, Schaltungsträger- und Systemebene behandelt. Die wichtigsten Optimierungsansätze zur Verbesserung der thermischen Verhältnisse werden dargestellt, begleitet durch ausgewählte Anwendungs- und Auslegungsbeispiele. Die Studierenden können die für thermische Berechnungen relevanten Angaben aus Datenblättern interpretieren, lernen thermische Ersatzschaltbilder und Verfahren zu deren Parameterisierung kennen, dazu Verfahren zur Simulation transienter thermischer Vorgänge.

Art der Lehrveranstaltung: Wahlfach

Titel: Thermisches Management in der Leistungselektronik

Dozent: Prof. Dr.-Ing. Martin März

Umfang: 2+2 SWS (V/Ü) – 5 ECTS

Turnus: Sommersemester (erstmals 2017)

Zielgruppe: Studenten der Studiengänge EEI, Energietechnik, Mechatronik, u.a.

Voraussetzungen für die Teilnahme: keine

Prüfung: 90-minütige Klausur

Unterrichtssprache: Deutsch

Einpassung in den Studienplan:

  • ab Studiensemester 5 des Bachelorstudiums

  • ab Studiensemester 1 des Masterstudiums

Inhalt
Grundlagen des thermischen Managements:
  • Wärmetransportmechanismen (Wärmeleitung, Konvektion, Wärmestrahlung)

  • Wärmekapazitäten

  • Wärmespreizung

  • Anisotrop wärmeleitende Strukturen.

Komponenten des thermischen Managements:

  • Schaltungsträger und deren thermische Eigenschaften (Leiterplatten, DCB-Substrate, IMS, etc.)

  • Leistungshalbleitergehäuse und deren thermische Eigenschaften

  • Kühlkörper (Luft, Fluid)

  • Thermische Interface-Materialien

  • Heat-Pipes.

Anwendungs- und Auslegungsbeispiele:

  • Thermische Parameter in den Datenblättern von elektronischen Bauelementen

  • Kunststoffe als Kühlkörper

  • Entwärmung passiver Bauelemente

  • Strombelastbarkeit von Leitern

  • Grenzlastintegral (I2t)

  • Entwärmungspfadoptimierung.

Bauelemente unter Temperaturbelastung:

  • Ausfallmechanismen bei aktiven und passiven Bauelementen

  • Aktive und passive Temperaturwechsel

  • Lebensdauerbetrachtungen.

Thermische Meßtechnik:

  • Thermische Meßverfahren

  • Zth-Messung

  • Fehlerquellen erkennen und vermeiden.

Elektrisch-thermische Modellierung:

  • Grundlagen zur Beschreibung des thermischen Verhaltens eines Systems mittels elektrischer Ersatzschaltbilder

  • Eigenschaften verschiedener Ersatzschaltbilder

  • Parameterisierung der Elemente thermischer Ersatzschaltbilder

  • Kopplung von elektrischer und thermischer Simulation

  • Modellierung dynamischer thermischer Vorgänge mit SPICE.

Empfohlene Literatur
Begleitendes Vorlesungsskript

ECTS-Informationen:
Title:
Thermal Management of powerelectronics

Credits: 5

Zusätzliche Informationen
Schlagwörter: Thermisches Managemenet, Thermal Management, Entwärmung, Leistungselektronik, Energieelektronik, Energietechnik, powerelectronics, energyelectronics
Erwartete Teilnehmerzahl: 30
www: https://www.studon.fau.de/studon/goto.php?target=crs_1779632

Verwendung in folgenden UnivIS-Modulen
Startsemester SS 2017:
Thermisches Management in der Leistungselektronik (LEE-TM)

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