E-mobility용 고밀도 전원장치의 PCB방열 특성해석에 관한 연구

A study on PCB Heat Dissipation Characteristics of High Density Power Supply for E-mobility

본 논문은 전기자동차용 고밀도 DC-DC 컨버터의 PCB 방열특성에 대해 나타낸다. 본 논문은 또한 고밀도 DC-DC 컨버터의 방열구조를 분석하고 열해석 시뮬레이션을 통해 고밀도 전원장치의 PCB 방열 설계를 최적화한다. 따라서 본 논문에서는 열전달 이론을 바탕으로 일반적인 전자기기의 방열 경로를 분석하고 열저항 등가 회로를 모델링한다. 또한 본 논문의 연구 대상인 500[W]급 동기식 벅 컨버터의 열저항 등가 회로를 모델링 하여 방열 성능 향상을 위한 구조적인 방열 경로를 제시한다. 입력전압 72[V], 출력전압 12[V]의 500[W]급 동기식 벅 컨버터에 다면 방열 구조를 적용하여 열해석 시뮬레이션결과와 시작품의 실험을 통해 제안 구조의 타당성을 검증한다.

This paper presents the PCB heat dissipation characteristics of high density DC-DC converter for electric vehicles. This paper also analyzes the heat dissipation structure of the high density DC-DC converter and optimizes the PCB heat dissipation design of the high density power system through thermal analysis simulation. Based on heat transfer theory, the thermal path of general electronic devices is analyzed and the thermal resistance equivalent circuit is modeled in this paper. Additionally, the thermal resistance equivalent circuit of the 500W synchronous buck converter, which is addressed in this paper, is modeled to present a structural heat dissipation path for better thermal performance. The validity of the proposed scheme is verified through the thermal analysis simulation results and experiments applying multi-surface heat dissipation structure to a 500[W](12[V], 41.67[A]) synchronous buck converter prototype with an input voltage 72[V].