Análise e Projeto Térmico para Conversores Eletrônicos Baseados em Semicondutores GaN Utilizando Engenharia Assistida por Computador

Abstract

A generalização para modelagem numérica utilizando engenharia assistida por computador (Computer-aided engineering – CAE) para sistemas físicos fez com que esta se tornasse uma das melhores formas para a solução de problemas em uma variedade de disciplinas de engenharia, por exemplo eletromagnetismo, transferência de calor e dinâmica dos fluidos. Neste trabalho propõe-se a utilização da CAE para a simulação térmica de conversores estáticos que utilizam semicondutores de nitreto de gálio (GaN). Uma placa de circuito impresso (PCB) do conversor foi construída e testada para estabelecer o desempenho da linha de base do projeto. Esse é analisado com um ciclo de pré-processamento, solução, análise dos resultados e atualização do modelo até que os resultados corroborem para o arrefecimento do dispositivo. Como exemplo prático para validações das simulações e desempenho térmico dos semicondutores GaN, utilizou-se um conversor Boost de 100W. Com isso, espera-se desenvolver, de forma iterativa, um sistema de dissipação de calor para evitar o sobreaquecimento dos componentes deste circuito, reduzindo os custos e o tempo necessários para o desenvolvimento de soluções para o gerenciamento térmico destes conversores, tornando o desenvolvimento de conversores eletrônicos mais rápido e otimizado.