ESTUDO DO COMPORTAMENTO E LIMITE DE DESEMPENHO DE MOSFET RESFRIADO
ATIVAMENTE EM CONVERSORES BOOST
THIAGO F. DE MORAES, LUIZ C. G. DE FREITAS, LUIZ C. DE FREITAS, ADRIANO A. PEREIRA, JOAO B. V. JÚNIOR
Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP)
Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT)
Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
Av. João Naves de Ávila, 2160 - Bloco 3N - Campus Santa Mônica CEP: 38400-902
Uberlândia, MG, Brasil
E-mails: [email protected], [email protected]
Abstract This paper presents a comparative study about the behavior and performance limits of MOSFETs in DC-DC Boost
converters under active cooling vs. traditional passive heat sinks. This concept of the active cooling bases on thermoelectric ele-
ments, a.k.a. Peltier modules and the hardware and software required for its proper application. During active cooling the MOSFET was cooled down to sub ambient constant temperatures, assuring its thermal safety. A detailed description of the developed system
is presented. The experimental results confirm the device prototype operation. In addition, the main advantages confirmed were
the higher power dissipation, increase of thermal margin and capability of actively transferring heat from overloaded areas to other location.
Keywords Performance limits, heating, cooling, thermal margin, thermal management, boost converter, Peltier.
Resumo Este trabalho apresenta um estudo comparativo sobre o comportamento e limites de desempenho de MOSFETs em conversores CC-CC Boost mediante refrigeração ativa frente aos tradicionais dissipadores passivos. Este conceito de refrigeração
ativa é baseado na utilização de elementos termoelétricos, conhecidos como módulos Peltier e o aparato de hardware e software
necessários para sua aplicação. Durante refrigeração ativa o MOSFET foi resfriado a temperatura subambiente e constante, garan-tindo sua a segurança térmica. Uma descrição detalhada do sistema desenvolvido é apresentada. Os resultados experimentais con-
firmam a operação do protótipo. Ainda, as principais vantagens confirmadas foram maior potência dissipada, aumento da margem
térmica e capacidade de transferir ativamente calor de uma área sobrecarregada para outro local.
Palavras-chave Limite de desempenho, aquecimento, resfriamento, margem térmica, gestão térmica, conversor Boost, Peltier.
1 Introdução
Uma crescente ênfase na demanda de energia elétrica,
sua funcionalidade, bem como na conservação de
energia têm levado a um aumento significativo de
densidades de potência. Assim, cada vez mais tornam-
se necessárias tecnologias de conversão de energia
elétrica de forma confiável e eficiente para a indústria
automobilística, aérea e para aplicações de produtos
de consumo. (Scofield et al., 2010)
No caso de MOSFET’s e de qualquer chave elétrica,
uma vez que o fluxo de corrente passe através da sua
resistência série, ocorrem as perdas Joulicas por
condução e geração de calor irreversível. Da mesma
forma, em conversores CC-CC existem ainda as
perdas por comutação, que ocorrem sempre que
tensão e corrente não nulas são indesejavelmente
aplicadas nas chaves e diodos, em qualquer topologia.
A miniaturização contínua de conversores elétricos e
sistemas eletrônicos resultou em um aumento
dramático da quantidade de calor gerado por unidade
de volume, de magnitude comparável às encontradas
em reatores nucleares e da superfície do sol. (Y. A.
Cengel, R. H. Turner, 2008)
Ao mesmo tempo, equipamentos eletrônicos estão
presentes em praticamente todos os aspectos da vida
moderna, de miniaturas a super computadores de alta
potência. A confiabilidade dos componentes
eletrônicos de um sistema é um fator crítico para a
confiabilidade geral do sistema, uma vez que um
sistema é tão seguro quanto o elo menos seguro que
compõe tal sistema. Componentes eletrônicos
dependem da passagem de corrente elétrica para
exercer as suas funções e se tornam locais potenciais
para excessivo aquecimento.
A temperatura decorrente da geração de calor é o
limite útimo para a miniaturização e é, por
conseguinte, o limiar físico que restringe o aumento
da densidade de potência. (Cerofolini, 2009)
Além disso, se dispositivos eletrônicos não forem
termicamente concebidos e controlados de forma
devida, as altas taxas de geração de calor podem
resultar em altas temperaturas de operação, pondo em
risco a sua segurança e confiabilidade. A taxa de falha
de equipamentos eletrônicos aumenta
exponencialmente com temperatura. O alto estresse
térmico aos quais estão submetidas as junções de
soldas de componentes eletrônicos montados em
placas de circuito impresso resultantes de variações de
temperatura são as principais causas de falha.
Portanto, a gestão térmica têm se tornado cada vez
mais importante no projeto e operação de
equipamentos eletrônicos e conversores elétricos. (Y.
A. Cengel, R. H. Turner, 2008)
O uso de resfriamento ativo baseado em tecnologia
Peltier tem sido indicado como uma potencial solução
para resfriamento microeletrônico, integradando
monoliticamente termoelementos de filmes finos
junto ao circuito microeletrônico em questão.
Diversos estudos focados em melhorar a figura de
mérito de dispositivos Peltier estão em andamento,
especialmente mediante melhoras dos coeficientes
termoelétricos fundamentais nos materiais
Anais do XX Congresso Brasileiro de Automática Belo Horizonte, MG, 20 a 24 de Setembro de 2014
2462
empregados, em escala nanométrica. (Cerofolini,
2009; Fan et al., 2001; Liu et al., 2012; Snyder et al.,
2004; Anon n.d.; Rowe & Min, 1998)
Esse artigo contribui com a apresentação de um sis-
tema de resfriamento ativo, baseado em módulos ter-
moelétricos que operam com base no efeito Peltier.
Esse sistema apresenta a principal vantagem de tornar
possível a avaliação do comportamento de componen-
tes elétricos e dos limites de desempenho mediante
resfriamento ativo. No caso desse estudo, o foco foi o
MOSFET utilizado na topologia boost. Ao se aplicar
uma gestão térmica capaz de manter o MOSFET em
segurança térmica, sua capacidade de potência é ele-
vada a patamares praticamente impossíveis utilizando
resfriamento com dissipadores passivos tradicionais.
Outra consequência importante ao se lançar mão de
um sistema de refrigeração ativo que atinja tempera-
turas subambientes é que cria-se um gradiente de tem-
peratura no componente que invariavelmente chega
até a junção de solda e minimiza o alto estresse ao qual
estão submetidas. Uma descrição detalhada do princí-
pio de operação e da estratégia de gestão térmica apli-
cada ao MOSFET, bem como resultados experimen-
tais são apresentados.
2 Estudo Comparativo
2.1 Sistema de Resfriamento Desenvolvido
A Figura 1 apresenta um módulo Peltier comerci-
almente disponível. Resumidamente, de acordo com
(Rowe, 1995), um dispositivo termoelétrico funciona
como uma bomba de calor, transferindo energia tér-
mica de uma face a outra, gerando assim um gradiente
de temperatura entre elas.
Figura 1. Módulo termoelétrico Peltier
Referência: CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY Dis-ponível em: <http://www.thermoelectrics.caltech.edu/thermoelec-
trics/engineering.html >. Acesso em: 2 dez. 2013.
Uma das condições de projeto do equipamento de
resfriamento desenvolvido é que a sua capacidade tér-
mica deve ser muito maior que os componentes a se-
rem resfriados por ele, a fim de garantir a capacidade
de se manter a temperatura do sistema resfriador +
componentes resfriados constante mediante as varia-
ções de atividade elétrica nos componentes e perdas
de energia térmica para o ambiente. Para isso, foram
utilizados 6 módulos Peltier com Qc = 400W, ou seja,
400W de potência térmica quando a diferença de tem-
peratura entre as faces quente e fria for nula. Os 6 mó-
dulos foram dispostos em paralelo, a fim de maximi-
zar a capacidade de potência térmica. Cada módulo
possui seu próprio dissipador conectado à face quente.
Esses dissipadores são responsáveis por dissipar a
energia térmica retirada da face fria mais as perdas
joulicas internas de cada módulo. As faces frias de to-
dos os módulos são conectadas a um trocador de pla-
cas de cobre, que por sua vez é fixado em uma suporte
de polietileno. Refrigerante líquido é bombeado pelas
placas do trocador. Para este estudo foi utilizada água
deionizada devido a sua alta capacidade térmica e alto
calor específico. As interfaces de todas as faces de to-
dos os módulos com o dissipador/trocador foi feita
com pasta térmica de alta qualidade.
Figura 2. Sistema de resfriamento. De cima para baixo: 1 – dissipa-
dores de alumínio. 2 – módulos Peltier. 3 – Trocador de placas de cobre. 4 – Suporte de polietileno. Apenas 1 e 4 são visíveis.
Figura 3. Sistema de resfriamento com ventoinhas instaladas.
O equipamento possui dimensões 710 mm x 142 mm
x 75 mm, incluindo os dissipadores de alumínio, que
são fixos e desconsiderando as ventoinhas. O refrige-
rante resfriado pelos trocador de placas de cobre flui
por mangueiras e chega em outro trocador de cobre,
de dimensões mais reduzidas, conforme figs. 4 e 5. O
refrigerante então flui por dentro do trocador de cobre
reduzido, que por sua vez é acoplado ao MOSFET. A
pressão mecânica é garantida colocando o MOSFET
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2463
entre o trocador de cobre um bloco de alumínio para-
fusados entre si.
Figura 4. Trocador de cobre reduzido acoplado ao MOSFET.
Figura 5. Desenho do trocador de cobre reduzido acoplado ao
MOSFET. (Dimensões em polegadas)
Sendo COP =𝑄𝑐
𝑊
Onde Qc é o calor removido pela face fria e W a po-
tência elétrica fornecida.
Na faixa de operação empregada, o equipamento apre-
sentou COP de 2.39 quando a diferença de tempera-
tura entre as faces quentes e frias (dT) é igual a zero e
COP de 0.31 quando dT é igual a 40ºC. Outros valores
são possíveis mediante utilizações dos termoelemen-
tos em distintos pontos da curva Qc [W] x I [A], en-
contrada nos respectivos datasheets.
É importante frisar que a proposta da construção deste
resfriador visa atender a condição de um equipamento
de bancada, capaz de atuar sobre CI’s de maior potên-
cia e sobre mais de um componente ao mesmo tempo.
Desta forma, justifica-se o elevado dimensionamento
térmico do equipamento.
2.2 Conversor CC-CC boost utilizado
O conversor utilizado foi um boost tradicional.
Figura 6. Conversor boost utilizado
O conversor boost utilizado opera em malha aberta
com comutação hard, sem utilização de snubber. Uti-
lizou-se uma fonte de corrente e tensão variáveis.
O MOSFET (S1) utilizado foi o C2M0080120D, da
Cree. O diodo (D0) utilizado foi o C3D20060D, da
Cree. O dissipador passivo no diodo foi definido para
que o diodo estivesse sempre dentro da sua faixa nor-
mal de operação, não influenciando as medições e
comportamento do conversor.
3 Metodologia
Para a medição de temperaturas, foram utilizados
2 sensores de temperatura TMP100, da Texas Instru-
ments e uma câmera termográfica i5, da Flir.
Os 2 sensores apresentaram diferença de medição me-
nor que 0,5ºC entre si e o erro de exatidão de ambos
foi menor que 1ºC. Ambos foram utilizados ao mesmo
tempo e a média foi calculada para minimizar erros
sistemáticos. Foi verificado que a câmera termográ-
fica apresentou valores de medição com variação me-
nor que 2ºC comparado com a média dos sensores
TMP100 ao longo de toda a faixa de operação do ex-
perimento.
O laboratório onde o experimento foi conduzido es-
tava sob ar condicionado e a temperatura ambiente
constante, ainda que pequenas variações locais exis-
tam devido ao próprio funcionamento do sistema.
Na primeira etapa do estudo, foi acoplado um dissipa-
dor passivo tradicional na MOSFET, de dimensões
próximas das dimensões do MOSFET.
Inicialmente foi feita medição de temperatura no
diodo nas condições de maior potência demandada, a
fim de garantir que ele estava dentro das faixas de tem-
peraturas normais ao longo do experimento.
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2464
Figura 7. Dissipadores passivos no MOSFET e diodo e sensores
TMP100 acoplados nos dissipadores.
A primeira parte do experimento consistiu em opera-
ção em ponto de operação com tensão de entrada fixa
em 130V, o ganho em 2 e carga de 50 ohms, pura-
mente resistiva.
Na primeira parte do experimento, o conversor foi li-
gado na frequência de chaveamento de 50 kHz e a
temperatura do MOSFET foi monitorada, até se atin-
gir um valor dentro de 10% da temperatura absoluta
do componente, chegando aos 135ºC. A temperatura
máxima absoluta especificada no manual é de 150ºC.
Após aguardar o resfriamento do MOSFET até a tem-
peratura ambiente, foi repetido o mesmo procedi-
mento variando a frequência de chaveamento para 75
kHz e depois para 100 kHz.
Na segunda parte do experimento, foi acoplado o sis-
tema de resfriamento desenvolvido, mantendo-se todo
o resto do conversor e ponto de operação como ante-
riormente.
Após estabilização de todo o circuito térmico (refrige-
rante, trocador de cobre e chave), a operação foi re-
feita e as temperaturas foram registradas.
Na terceira parte do experimento, o MOSFET foi le-
vado ao extremo, através de gradual variação da razão
cíclica a fim de se verificar qual o novo valor máximo
de potência mediante resfriamento ativo. O MOSFET
foi resfriado anteriormente ao funcionamento do con-
versor até temperatura de equilíbrio. Uma nova asso-
ciação de cargas no valor de 15 ohms, fixa e pura-
mente resistiva foi utilizada a fim de possibilitar cor-
rentes maiores comparadas aquelas encontradas nas
etapas anteriores.
Na terceira parte, o valor inicial de razão cíclica foi de
20%, subindo 5% a cada 2 minutos e atingindo o valor
final de 50% após 12 minutos. Neste instante houve a
queima do MOSFET e interrupção do funcionamento
do conversor. Como esta etapa é inerentemente des-
trutiva, este procedimento foi realizado uma única
vez, na frequência de chaveamento de 50 KHz.
Na terceira parte, além das imagens termográficas e
gráfico de temperaturas, serão apresentados os valores
obtidos de corrente e potência de saída.
Em todas as repetições de todo o experimento, foram
gravadas imagens térmicas a cada 2 minutos. Para fim
de claridade das informações, os valores foram dis-
postos em gráficos. Serão apresentadas imagens ter-
mográficas do início e final de cada repetição. Será
apresentada uma única forma de onda de tensão e cor-
rente no diodo e no MOSFET, já que não houve ne-
nhuma variação dessas formas de onda em qualquer
etapa do experimento.
Em todas as repetições a eficiência foi medida direta-
mente através de um medidor de potência Yokogawa
modelo WT230.
4 Resultados Experimentais
A seguir são apresentados os resultados experi-
mentais colhidos em laboratório.
Primeira etapa – resfriamento passivo:
Figura 8. Curva de temperatura do MOSFET a 50 kHz. Resfria-
mento passivo.
Figura 9. Imagens térmicas de início e fim da operação a 50 kHz.
Resfriamento passivo.
Figura 10. Formas de onda de tensão e corrente no MOSFET (CH1 e CH2) e no diodo (CH3 e CH4) no fim da operação a 50 kHz. Res-
friamento passivo.
26,8
61,8
80
99,4
114
124134
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
0 2 4 6 8 10 12
Te
mp
era
tura
do
MO
SF
ET
[ºC
]
Tempo [minutos]
F = 50 kHz / Dissipador passivo
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Figura 11. Curva de temperatura do MOSFET a 75 kHz. Resfria-
mento passivo.
Figura 12. Imagens térmicas de início e fim da operação a 75 kHz.
Resfriamento passivo.
Figura 13. Curva de temperatura do MOSFET a 100 kHz. Resfria-
mento passivo.
Figura 14. Imagens térmicas de início e fim da operação a 100 kHz. Resfriamento passivo.
Segunda etapa - resfriamento ativo:
Figura 15. Curva de temperatura do MOSFET e do trocador de co-bre reduzido acoplado ao MOSFET a 50 kHz. Resfriamento ativo.
Figura 16. Imagens térmicas de início e fim da operação a 50 kHz.
Resfriamento ativo.
Figura 17. Curva de temperatura do MOSFET e do trocador de co-
bre acoplado ao MOSFET a 75 kHz. Resfriamento ativo.
Figura 18. Imagens térmicas de início e fim da operação a 75 kHz.
Resfriamento ativo.
Figura 19. Curva de temperatura do MOSFET e do trocador de co-bre acoplado ao MOSFET a 100 kHz. Resfriamento ativo.
Figura 20. Imagens térmicas de início e fim da operação a 100 kHz. Resfriamento ativo.
27,6
79,7
98,6
113
125
134
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
0 2 4 6 8 10 12
TE
MP
ER
AT
UR
A D
O M
OS
FE
T [
ºC]
TEMPO [MINUTOS]
F = 75 KHZ / DISSIPADOR PASSIVO
27,5
79,1
105
125
135
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
0 2 4 6 8 10 12
Te
mp
era
tura
do
MO
SFE
T [
ºC]
Tempo [minutos]
F = 100 kHz / Dissipador passivo
1010,7
9,8
11,410,7 10,6 10,6
10
15,516,4
17,4
14
17,2
14,4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 2 4 6 8 10 12
Tem
pe
ratu
ras
[ºC
]
Tempo [minutos]
F = 50 kHz / Resfriador Peltier
Trocador de Cobre MOSFET
13,9
11,1 11,4
12,6 12,4 12 12,2
13,914,9
14
18,6
15,414,9
16,7
6
8
10
12
14
16
18
20
0 2 4 6 8 10 12
Tem
pe
ratu
ras
[ºC
]
Tempo [minutos]
F = 75 kHz / Resfriador Peltier
Trocador de Cobre MOSFET
11,9 11,812,3 12,5 12,5 12,7 12,4
11,9
15,6 15,8
17,2
15,8
18,8
15,3
6
8
10
12
14
16
18
20
0 2 4 6 8 10 12
Te
mp
era
tura
s [º
C]
Tempo [minutos]
F = 100 kHz / Resfriador Peltier
Trocador de Cobre MOSFET
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Terceira etapa – máxima potência mediante
resfriamento ativo:
Figura 21. Curva de temperatura do MOSFET e do trocador de co-
bre reduzido acoplado ao MOSFET a 50 kHz. Resfriamento ativo,
experimento destrutivo.
Figura 22. Curvas de corrente e potência de saída a 50 kHz.
Resfriamento ativo, experimento destrutivo.
Figura 23. Imagens térmicas de início e fim da operação a 50 kHz. Resfriamento ativo, experimento destrutivo.
4.1 Eficiência do conversor
Em todas as repetições, a eficiência do conversor es-
teve entre 96,8% e 97,8%. Como esperado, a variação
térmica não afetou a eficiência global. Este valor de
eficiência está dentro das expectativas iniciais, uma
vez que a topologia escolhida para o conversor CC-
CC é bastante simples e composta por poucos elemen-
tos.
De acordo com a fabricante Maxim Integrated, a po-
tência dissipada em um MOSFET que atue como
chave pode ser estimada através das equações
(Tutorial 1832, 2002):
𝑃𝐷𝐷𝐸𝑉𝐼𝐶𝐸𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿= 𝑃𝐷𝑅𝐸𝑆𝐼𝑆𝑇𝐼𝑉𝐸 + 𝑃𝐷𝑆𝑊𝐼𝑇𝐶𝐻𝐼𝑁𝐺 (1)
𝑃𝐷𝑅𝐸𝑆𝐼𝑆𝑇𝐼𝑉𝐸 = [𝐼𝐿𝑂𝐴𝐷2𝑥 𝑅𝐷𝑆(𝑂𝑁)𝐻𝑂𝑇] 𝑥 (𝑉𝑂𝑈𝑇
𝑉𝐼𝑁) (2)
𝑃𝐷𝑆𝑊𝐼𝑇𝐶𝐻𝐼𝑁𝐺 =(𝐶𝑅𝑆𝑆 𝑥 𝑉𝐼𝑁2𝑥 𝑓𝑆𝑊 𝑥 𝐼𝐿𝑂𝐴𝐷)
𝐼𝐺𝐴𝑇𝐸 (3)
Calcula-se das eq. 1, eq. 2 e eq. 3 que o pior caso de
perdas no MOSFET para a primeira e segunda etapa
do experimento, em ponto de operação:
Em 50 kHz: 𝑃𝐷𝐷𝐸𝑉𝐼𝐶𝐸𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = 6.95 𝑊
Em 75 kHz: 𝑃𝐷𝐷𝐸𝑉𝐼𝐶𝐸𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = 6.97 𝑊
Em 100 kHz: 𝑃𝐷𝐷𝐸𝑉𝐼𝐶𝐸𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = 6.99 𝑊
Também se calcula que o pior caso de perdas no
MOSFET para a terceira etapa do experimento é:
Em 50 kHz: 𝑃𝐷𝐷𝐸𝑉𝐼𝐶𝐸𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = 54.60 𝑊
Como a potência de saída da primeira e segunda etapa
é de 1.35 kW e no final da terceira etapa se obteve o
valor de 2.7 kW, é notável que em todos os casos a
potência dissipada no MOSFET possui ordem de
grandeza pouco significativa frente à potência de sa-
ída. Assim, foi encontrado um valor constante de efi-
ciência praticamente indiferente às variações de tem-
peratura.
5 Conclusão
Este trabalho apresenta um estudo comparativo sobre
o comportamento e limites de desempenho de MOS-
FETs em conversores CC-CC boost mediante refrige-
ração ativa frente aos tradicionais dissipadores passi-
vos. O conceito da refrigeração ativa é baseado na uti-
lização de elementos termoelétricos, conhecidos como
módulos Peltier. O estresse térmico entre o case e o
ambiente nos MOSFETs foi virtualmente eliminado
na faixa de potência proposta.
O sistema realmente comportou-se termicamente ho-
mogeneamente em todo o experimento. A diferença
de temperatura entre o trocador de cobre e o MOSFET
se deve em grande parte a placa isoladora de mica en-
tre eles e a consistência entre essa diferença ao longo
de todas as curvas sugere linearidade na transferência
térmica.
Estima-se que essa vantagem térmica abre margem
para explorar todo um campo de trabalho que avalie o
custo/benefício da refrigeração ativa, mediante neces-
sidades específicas. Da mesma forma, o uso de bom-
beamento de calor através de termoelementos Peltier
pode ser aplicada para transferir o calor presente em
componentes ou áreas com carga térmica elevada de
um sistema e dissipá-lo (juntamente com as perdas in-
ternas do termoelemento) para outras regiões com
maior margem térmica. Nesse sentido, caso o resfria-
mento subambiente não seja necessário, são várias as
possibilidades de combinações com outros métodos
de refrigeração, como por exemplo a refrigeração pas-
siva, uso de convecção forçada, heat pipes, phase
change e outros, a depender da necessidade e da dis-
ponibilidade.
Uma vez que as junções dos terminais ao corpo do
MOSFET (ou qualquer CI) apresentem especial sen-
12
10,7
12,4 12,7 13
16,215,3
12 12,2
14,9 14,8 15
21 20,7
10
12
14
16
18
20
22
24
0 2 4 6 8 10 12
Tem
pe
ratu
ras
[ºC
]
Tempo [minutos]
F = 50 kHz / Resfriador Peltier
Trocador de Cobre MOSFET
0
9,6410,24
10,911,67
12,5313,48
0
1,381,56
1,772,03
2,332,7
0
1
2
3
4
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 2 4 6 8 10 12
Po
tên
cia
de
Saí
da
[kW
]
Co
rre
nte
[A
]
Tempo [minutos]
F = 50 kHz / Resfriador Peltier
Corrente Potência de Saída
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2467
sibilidade térmica, estima-se que utilizando o resfria-
mento ativo potências dissipadas superiores aquelas
especificadas nos manuais dos MOSFETs como má-
ximas possam ser atingidas. Justifica-se esse raciocí-
nio com o fato de que um gradiente negativo de tem-
peratura é gerado em todo o corpo do CI, chegando
inclusive até as soldas na placa de circuito impresso.
Os valores de corrente e potência atingidos na etapa
de máxima potência foram muito superiores aqueles
encontrados na primeira etapa, com o uso de dissipa-
dor passivo. Todos os valores na etapa de máxima po-
tência demandados do MOSFET estiveram dentro dos
valores absolutos do datasheet. Como esperado, o
MOSFET foi danificado na junção interna, onde
houve rompimento físico.
Estudos posteriores podem determinar a utilidade do
resfriamento ativo frente aos valores absolutos de um
componente.
Não foi observada variação significativa nas formas
de onda de tensão e corrente no MOSFET tampouco
no diodo, indicando que os picos de tensão e de cor-
rente estejam pouco relacionados com a temperatura,
mas mais intrinsecamente ligados com os parâmetros
da comutação e da arquitetura do MOSFET, conforme
a literatura indica.
Um protótipo foi desenvolvido e testado em laborató-
rio, apresentando resultados satisfatórios que validam
a utilidade do sistema. Outros estudos futuros também
se tornam possíveis, como por exemplo ensaios de
longevidade e confiabilidade.
Interessante ressaltar que esse protótipo tem caracte-
rística de equipamento de bancada, possibilitando
também ensaios experimentais específicos que requei-
ram potências dissipadas elevadas em um ou mais
componentes. Mediante aplicação da refrigeração
ativa, componentes de menor custo podem vir a ser
empregados.
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Miniaturization. In Nanoscale Devices SE - 3.
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