Так выглядит BLDC контроллер для электровелосипеда изнутри. Обратите внимание - транзисторы прикручены не прямо к алюминиевому радиатору, а через прокладку. В данном случае - "термоскотч" (скорее всего каптоновый). Так же применяется "терморезина", что мы и видим на картинке ниже.
Если присмотреться, то под винтами можно увидеть изолирующие втулки. Винты не контактируют с корпусами транзисторов и, как следствие, радиатор с транзисторами.
В такой конфигурации транзисторы не очень хорошо охлаждаются по ряду причин:
- У "термоскотча" и "терморезины" низкая теплопроводность. И термопаста тут сильно не спасает.
- Недостаточная площадь радиатора, даже с учетом того, что им выступает весь корпус
- Пассивное охлаждение (обдува воздухом при движении не хватает).
При нагрузках больших, чем электровелосипед (например электротрицикл) эффекты, указанные выше проявляются во всей красе. Местные самодельщики пытаются всячески улучшить контроллеры. Вот одна из таких доработок.
Прижим в данном случае выполняет роль дополнительного радиатора и он не создает контакт между металлической частью корпуса транзисторов (drain) и радиатором. Изоляционные прокладки тут ни к чему.
Хорошая идея! Но о каком контакте идет речь?
Вот как устроен силовой Mosfet-транзистор, используемый в контроллерах.
Видим, что drain имеет выход на центральную "лапку" и на корпус. Что же получается в случае переделки, показанной на картинке выше.
Для улучшения теплопроводности сделан дополнительный радиатор, который контактирует с корпусами всех транзисторов, а потом через "терморезину" соединяется с основным радиатором. С точки зрения теплотехники несомненно улучшения есть. А что у нас с электрической частью?
Так выглядит силовая часть BLDC контроллера. Теперь добавим "авторскую доработку" из картинки выше.
Если drain "верхних" транзисторов итак замкнуты через плюсовой контакт батареи, то замыкание drain "нижних" приводит к тому, что "верхние" будут полностью выведены из схемы перемычкой. Процессор контроллера будет подавать импульсы в нужной последовательности, но мотор вращаться не будет.
Более того, так как есть соединение (через радиатор) c плюсовым контактом drain "нижних" транзисторов, то, после открытия последних, они соединят "плюс" батареи с "минусом" не через обмотку мотора, а через себя. После чего "погибнут смертью храбрых", устроив знатный фейерверк.
Это касаемо маломощных контроллеров, где по 2 транзистора на полумост (всего 6 шт). В мощных системах ставится более одного транзистора на каждое плечо полумоста. Вот одно из таких устройств.
Это контроллер на 5КВт. Видно, что HY3008 транзисторы расположены группами по 6 шт. По 18 шт на каждой стороне радиатора.
Схема получается такая
В такой схеме допустимо объединение групп (все группы отдельно) одним радиатором. Если не наносить термопасту, то можно сэкономить на силовой шине (решение имеет место при хорошей изоляции радиатора-шины от остальной схемы и качественного контакта между drain транзисторов группы и шиной - допустимо использовать медь).
Замыкание радиаторов групп через общий радиатор приведет к эффекту, описанному выше (литиевая зажигалка, дым и искры).
Сами группы лучше разнести подальше друг от друга - на разные стенки корпуса-радиатора, а не так как в данном решении. Тут лучше сверлить полость и пускать хладагент внутри радиатора, а не через термопасту прикручивать к корпусу.
Ах да!
Но самую лучшую теплопроводность и электроизоляцию дают керамические прокладки из оксида или карбида алюминия. На порядок лучше скотча, силикона и термопасты вместе взятых.
Стоят они в несколько раз дороже силиконовых, но в кастомных/доработанных контроллерах они дадут наилучший результат.
А если добавить водяное охлаждение, сделанное, например, из отопительной системы легкового автомобиля, то можете вместе с Илоном лететь на Марс.