Răcirea semiconductorilor

[BRANCA]

 Gigi.Atenţie la radiator!Ai zis secţiune 40x80.Ventilatoarele se pun pe o secţiune pătrată...Nu văd cum pui acolo ventilator...Sau e 40 lăţimea pe 1/2 din ansamblu?

Editat Iunie 5, 2021 de BRANCA

[gigimargaus]

Salut.

@BRANCA:

Profilul este de 40mm x 4omm, asa cum se vede in link. Fiecare capat al profiluli vine cu radioatorul lui.

Cele doua profiluri vin unul peste celalalat,  unul cu talpa in jos(cel de jos) si unul cu talpa in sus(cel de sus), in asa fel incat se obtine un profil tip tunel.

Rezulta un profil tip tunel 40mm x 80mm, avand in capat doua ventilatoare de 40mm x 40mm.

Astept pareri si sfaturi.

 

Multumesc,

 

 

Editat Iunie 5, 2021 de gigimargaus

[UDAR]

Acum 2 ore, gigimargaus a spus:

Da. Este cu comutare, dar incerc sa-l fac cu comutare automata, asa ca, nu exista pericolul de avea cadere de tensiune pe tranzistori mai mare decat cea proiectata. Doar in cazul defectarii.

Să zicem că avem 50V la ieșire deci 55-60V la intrare în tranzistorii de putere . Limitarea de curent e pusă pe 5A . Facem scurt la ieșire - să presupunem că limitarea lucrează destul de rapid (nu știu, n-am văzut schema). Avem o disipație instantanee de 60V*5A = 300W timp de câteva zeci de milisecunde . Având deja temperatura joncțiunii de peste 100°C s-ar putea să nu reziste. Tranzistori cu Uce mai mică de 100V pot intra și în regiunea de străpungere secundară.

 

Reține, eu am făcut o estimare (grosieră și aia) pentru regim static. Regimul tranzitoriu poate fi diferit.

[gigimargaus]

Salut.

@UDAR:

Hmmm. Mda.

Inca nu m-am gandit la toate aspectele.

In primul rand viitoarea sursa o sa aiba doua tipuri de prtectie; limitarea de curent (CC) si un sistem care la atingerea curentului limita programat, sa "sara" la fel ca la o siguranta. Poate o sa fac si o protectie(limitare) SOA pentru tranzistorii serie. Mai vedem.

Ce parere ai despre noul tip de radiator? Crezi ca face fata mai bine?

 

Multumesc.

 

Editat Iunie 5, 2021 de gigimargaus

[UDAR]

La prima vedere nu . Deși are aripioarele ceva mai dese are un gol mare pe unde aerul circulă degeaba. Și e mai scurt .

Ca să putem vorbi cât de cât în cunoștință de cauză :

La un radiator de tip tunel eliminarea căldurii se face aproape exclusiv prin convecție forțată. Aerul rece intră în tunel și preia căldura de la radiator evacuând-o în exterior. Pentru ca acest lucru să se facă cu eficiență trebuie ca : 

- Suprafața de contact a aerului cu radiatorul să fie cât mai mare ; asta înseamnă aripioare dese și care să ocupe aproape integral spațiul interior și o lungime mare .

- Viteză cât mai mare a aerului prin tunel.

- Diferență cât mai mare de temperatură între radiator și aerul de la intrare .

Totuși aceste condiții se contrazic în parte . De exemplu o lungime prea mare face, pe de o parte, să scadă diferența de temperatură dintre radiator și aer (presupunem că radiatorul are temperatură constantă pe când aerul se încălzește de-a lungul radiatorului) iar pe de altă parte să crească presiunea statică scăzând debitul ventilatorului.

De aceea există niște profile optime pentru aceste radiatoare dependente și de viteza aerului. Deci vom proiecta într-un fel radiatorul pentru 1m/s și în altfel pentru 5m/s.

Rezistența termică echivalentă a radiatorului se obține împărțind  prin volumul geometric al radiatorului un coeficient numit rezistență termică volumetrică.  Pentru un radiator optim proiectat ( ??? ) și o viteză de 4-5m/s acest coeficient este de 50-80 K*cm³/W. La unul mai puțin optim este, să zicem, 120. Primul tău radiator avea 6*6*25=900cm³ deci rezistența termică echivalentă era de circa 0.133 K/W . La o diferență de temperatură de 40°C aveam deci o disipație posibilă (teoretic) de 300W. Pentră că în practică lucrurile stau de obicei mai prost ca în teorie am zis că duce la limită. 

Problema este că acest radiator producea o presiune statică ce făcea ca debitul ventilatorului să scadă cu mult . Nu știu acum să spun cu cât. Ar trebui mai întâi cunoscută curba debit-presiune a ventilatorului și apoi calculată presiunea statică produsă de tunel. 

[gigimargaus]

Salut.

@UDAR:

Lungimea o sa fie tot de 240mm. O sa-i rog pe chinezi sa-l taie la dimensiunea respectiva. Daca nu, nu-l cumpar.

Am deja doua variante.

Acesta, cel din urma, are dimensiuni care ma ajuta, are sectiunea mai mare, mai multe aripioare si parca e mai gros in "carne"(nu am gasit pe internet toate dimensiunile profilului).

 

Legat de trazistori daca poate suporta un soc... Daca folosesc patru tranzistori( probabil o sa fie sase bucati) in paralel ca element serie al sursei, sa zicem de 100w, Ice max=10A, Uce max=120V( nu cred ca sunt asa greu de gasit sau scumpi), la un scurt cade pe toti cei patru tranzistori 70V x 5A = 350W. deci mai putin de 90W pe tranzistor, cred ca rezista destul timp pentru a intra o protectie pe care o s-o fac.

 

Multumesc.

Editat Iunie 5, 2021 de gigimargaus

[UDAR]

Sincer nu m-am lămurit exact care sunt dimensiunile celui de-al doilea radiator . Primul era parcă 6x6x25cm. Ăsta cât e până la urmă că eu am văzut 4x4x10cm - bun, îl taie la 25cm dar cât e în secțiune?

 

În legătură cu tranzistorii nu mai insist, faci cum crezi.  Oricum nu pot comenta ceva ce nu cunosc și care pare-se că nici nu există ... încă.

 

Îți sugerez totuși să studiezi ceva datasheet-uri de tranzistor de putere. Hai să luăm un exemplu clasic TIP35C tranzistor folosit frecvent în surse, specificat la 125W. La o tensiune de 70V suportă sub 0.7A timp de 1ms sau 0.5A timp de 10ms. Deci șase tranzistori vor suporta 4A sau 3A. Și asta presupunând că au capsula la 25°C ceea ce este imposibil sau oricum extrem de improbabil . Și presupunând că avem o repartiție egală a curentului între tranzistori. Eu când vorbeam de tranzistori robuști mă gândeam la ceva de genul MJL21193/21194 sau asemănători. 

 

 

Editat Iunie 5, 2021 de UDAR

[gigimargaus]

Salut.

@UDAR:

 

Profilul este de 40mm x 40mm, asa cum se vede in link. Fiecare capat al profiluli vine cu radioatorul lui.

Cele doua profiluri vin unul peste celalalat,  unul cu talpa in jos(cel de jos) si unul cu talpa in sus(cel de sus), in asa fel incat se obtine un profil tip tunel.

Rezulta un profil tip tunel 40mm x 80mm, lungimea de 250mm, avand in capat doua ventilatoare de 40mm x 40mm.

 

"În legătură cu tranzistorii nu mai insist, faci cum crezi.  Oricum nu pot comenta ceva ce nu cunosc și care pare-se că nici nu există ... încă."

 

Poate am gresit eu, undeva. Sunt aici sa invat si sa ascult sfaturi.

 

Astept pareri si sfaturi.

 

 

 

Multumesc,

Editat Iunie 5, 2021 de gigimargaus

[gigimargaus]

Salut.

 

Dupa ce "rezolv" problema cu racirea o sa deschid un topic in sectiunea "Alimentatoare", acolo unde ii este locul.

 

@UDAR:

Iti multumesc pentru timpul acordat. N-am orgolii prostesti. Daca nu m-am facut bine inteles te rog sa-mi spui.

Deasemeni  pot spune lucruri aiurea din lipsa de experienta, atentie sau cunostiinte. Sfaturile tale au fost si vor fi binevenite. In mod sigur eu am de castigat de la tine.

Inca odata; 

Multumesc.

 

[BRANCA]

 Gigi.La 40x40 nu ştiu ce ventilator cu debit mare poţi găsi!Fără niciun calcul îţi spun că nu-i bună combinaţia aleasă.Prima pusă era mai "sănătoasă"...

 La puterea disipată cred că nu se abordează bine problema.Nu era vorba să faci secundarul pe secţiuni?O opţiune bună pt 0-30V e cu 7+7+7+7V.Pe o secţiune din asta reduci drastic puterea maximă disipată!

[validae]

Vedeţi că are @Toni Marginean nişte radiatoare foarte bune ce se pot aranja în configuraţie ,,tunel,,, recuperate din stabilizatoare de mare putere.

V-ar scuti de aşteptarea de la chinezi....

[gigimargaus]

Salut.

 Astazi toata ziua am cautat solutii.

Am reusit sa fac comanda la transformatoare(2buc.). Au in secundar 4 infasurari de 14V x 5A. O sa dureze in jur de o luna. Asa ca am timp sa caut solutia cea mai buna pentru radiator.... Si sa mai strang ceva bani pentru piese.

Legat de subiect; 

Am refacut calculele si rezulta:

Puterea maxima disipata pe radiator =14V x 1.41 x 5A x 2buc. = 197.4W

Deocamdata printre finalisti se numara:

https://www.tme.eu/ro/details/la6_150_12v/radiatoare/fischer-elektronik/la-6-150-12/

si

https://www.tme.eu/ro/details/la6_250/radiatoare/fischer-elektronik/la6-250/

Cam scumpe.

Mai sap.

 

@BRANCA:

Varianta cu radiatoarele de 40 x40 ramane ca solutie de siguranta.

Se lipesc doua profile de 40 x40 rezultand un profil de tip tunel care au sectiunea de 40 x 80 cu o lungime de 250, deci o sectiune destul de generoasa. In capatul profilului se pun doua ventilatoare de 40 x40 si cred ca ar fi destul.

Dupa cum se vede in datele trafului am impartit toata tensiunea in patru(o sa am batai de cap cu selectrea infasurarilor, dar toate la timpul lor).

 

@validae

Am vazut oferta respectiva, dar nu cred ca ma ajuta. Totusi am luat-o in calcul pentru "in caz ca...".

 

Astept parei si sfaturi

 

Multumesc.

Editat Iunie 6, 2021 de gigimargaus

[UDAR]

Nu calculezi corect căderea maximă de tensiune pe tranzistori .

Exemplu : ai 16.5V la ieșire + 4V cădere minimă pe tranzistori - ești în treapta 40V la intrare pentru că 20V e prea mic deci ai 23,5V cădere pe tranzistor. 

Alt exemplu : ai 35.5V la ieșire deci ești în trepta de 40V . Scade puțin tensiunea la rețea - sari în treapta de 60V deci 59-35.5 = 23.5V Am zis 59 pentru că și treapat de 60 a scăzut cu ceva .

Pe scurt căderea maximă de tensiune pe tranzistori este = 1 treaptă + căderea minimă necesară + ceva rezervă ca să nu bâțâie la comutare.

[gigimargaus]

Salut.

 

@UDAR

 

Ai dreptate. Am omis rezerva aceea de tensiune.

Sa zicem ca sunt 260W. Crezi ca o sa am probleme daca folosec un radiator care are 0.175 K/W(asa spune producatorul), sau trebuie unul cu rezitenta termica mai mica?

 

Multumesc.

[UDAR]

Păi e ușor de calculat : 260W * 0.175K/W = 45.5K - asta e diferența de temperatură între ambient și radiator .

Fie 35°C temperatura aerului ( mai jos e riscant de luat ) deci temperatura radiatorului va fi de 80°C ( maxim ) .

Temperatura joncțiunii va fi dată de Tj = Pdis x (Rthjc + Rthch) unde Pdis este puterea disipată de un tranzistor , Rthjc este rezistența termică joncțiune-capsulă luată din datasheet iar Rthch este rezistența termică capsulă-radiator care depinde de suprafața tranzistorului și de tipul și grosimea izolației dintre tranzistor și radiator. Se pot obține în condiții de amator rezistențe de ordinul a  2K/W pentru TO220, 1K/W pentru TO247, TO3P și 0.5W/K pentru TO264, TO3PL. 

Să luăm 2K/W în total . Luăm Tjmax = 140°C ( o mică rezervă ) deci Pdis max = (140-80)/2 = 30W per tranzistor. Rezultă 9 (10) tranzistori în total . Asta nu garantează că nu se iese din SOA. 

 

PS Compară radiatoarele alea cu ce voiai să iei tu.