Răcirea semiconductorilor

[cavit]

Ce este acela? amplificator in clasa AB, clasa c, clasa d. puterea aceea este puterea de iesire, sau puterea de dorit afi disipata de radiator.

 

In cazul unui amplificato clasa AB cu iesire rail to rail randamentul este 60% la puterea maxima, deci cei 350w sau cat sunt reprezinta 60% din puterea absorbita resstul de 40% sunt caldura ce trebuie disipata 233w seia o margine de siguranta de 20% 280w astia ar trebui disipati.

 

Temperatura maxima a jonctiunii este 150 grade celsius, pentru viata lunga luam 120.

 

Temperatura ambianata maxima este 50 grade celsius, puem lua pentru siguranta standardul industrial 70 grade.

 

Obtinem doua extreme intre care putem dimensiona radiatoarul respectiv.

 

1. 230w tj 150 grade, t amb max, 50 grade rezulta o diferenta de temperatura de 100 grade la o putere de disipat de 230w, rezistenta termica jonctiune ambient va fi de 0,43k/w avem de scazut din asta rezistenta termica jonctiune capsula din data sheet find 4 tranzistori identici asta se imparte la 4 si rezistenta termica capsula radiator impartita tot la 4.si avem rezisteta termica a radiatorului fata de ambient maxima utilizabila.

 

2 280w tj 120 grade tamb 70 grade vom calcula la fel ca la 1 rezistenta termica a radiatorului pentru varianta fiabila.

 

Radiatorul poate fi ales undeva intre aceste extreme.

 

Pentru radiatoare fabricate dea gata rezistenta termica este specificata, pentru profile este data o nomograma cu relatia lungime rezistenta termica, atentie nu este liniara. precum si un coeficient in functie de culoare viteza de circulatie aerului si densitatea acestuia sau corectia de altitudine.

 

In conditii practice rezistenta termica se poate determina cu ajutorul unei rezistente in capsula cu montare pe radiator in care bagam o putere cunoscuta si un senzor de temperatura montat pe radiator langa rezistenta.

 

O alta varianta de calcul este folosind graficul temperatura capsula- putere disipata, puterea ce dorim a fi disipata o cunostem, asa ca putem stabili temperatura capsulei impicit a radiatorului la o temperatura ambianta data, putem stabili rezistenta termica a acestuia.

 

De asemenea putem folosi coeficientul de derating termic care ste panta acelui grafic calculul este acelasi.

 

Cel mai simplu este cu testul cu rezistenta cu un radiator deoarece din experienta putem aproxima radiatorul de care avem nevoie si testam daca este suficient, daca este mai mare se poate folosi, singura problema e costul si spatiul.

 

Cateva aspecte de experienta, rezistenta termica capsula radiator este in genere de 4-5 ori mai mica decat rezistenta termica jonctine capsula, asa se incapsuleaza ca aceasta rezistenta sa nu constitie un impediment la racire, atentie nu trebuie safie aer intre suprafete, nu conduce caldura chir si ulei e de 10 ori mai bine decat fara, se foloseste vaselina silconica termoconductoare sau pasta cu coloid metalic unde nu se izoleasa fata de radiator, se poate folosi pad de cauciuc siliconic, asta are o rezirenta termica ceva mai mare ca mica cu vaseliana siliconica, dar e simplu de montat nu trebuie dat cu nimic.

 

La radiatoarele mari trebuie tinut cont, oricum trebuie avuat in vedere si rezistenta termica interna a radiatorului, zona unde este montata piesa este mai calda ca marginile, oricum pe cat este posibil mai multe piese trebuie distribiute uniform pe radiator, daca nu, se ia in considerare si o rezistenta termica interna aditionala.

 

Trebuie avut in vedere si mediul in care opereaza radiatorul nu numai temperatura ci si radiatia infrarosie, un radiator negru in bataia soarelui este un dezastru, dar si alte surse pot conta cum ar fi rezistoare de putere.

 

La fel trebuie vazut daca carcasa obstructioneza circulatia aerului prin aripioarele profilurilor, iar evenualele ventilatoare sa circule aerul paralel cu aripioarele, si de preferat in acelasi sens cu convectia naturala adica de jos in sus sau orizontal, de sus in jos este contraindicat.

 

Pentru cele care stau la soare alb este indicat.

 

Se poate folsi si camera de termoviziune pentru cine are, modelarea iese din discutie pentru radiatoare artizanale, puteti sa o faceti daca ati caracterizat radiatorul prin metoda cu rezistenta expusa mai sus.

Editat Mai 7, 2017 de cavit

[validae]

O explicație a randamentului mai bun al radiatorului negru e faptul că un corp negru radiază mult mai bine căldura decât unul identic ca suprafață, dar alb. Așa cum panourile solare negre absorb cel mai bine căldura, la fel radiatoarele negre o cedează mai eficient.

Firmele serioase fac de obicei radiatoarele negre, eloxate și nu vopsite. Se poate verifica ușor ce am scris.E doar o chestie de fizică...

[franzm]

Si-atunci, de ce caloriferele se vopsesc alb? Oare ce-o fi ala, un corp negru? E doar o chestie de fizica.

[validae]

Fiindcă nu cred că ți-ai cumpăra niciodată un calorifer negru nu-i așa ? Uneori chestiunile de marketing și estetică primează în fața randamentului. https://ro.wikipedia.org/wiki/Corp_absolut_negru

De ce nu se vopsesc țevile din panourile solare albe ? De ce o mașină neagră se încinge mult mai tare la soare decât una albă ? .....etc, etc.

[Marian]

Validae am impresia ca faci o confuzie, este adevarat ca suoprafetele negre sau inchise la culoare reflecta mult mai putin energia solara decat cele albe, dar nu sunt convins ca reciproca este valabila, in fapt cred ca e tocmai invers, tocmai datorita acestui lucru.

[UDAR]

@validae are , în principiu, dreptate .

Dar :

1. Cantitatea de căldură transmisă prin radiație este mică în comparație cu cea transmisă prin convecție la radiatoarele despre care vorbim noi . Această cantitate este proporțională cu diferența puterii a 4-a a temperaturii radiatorului respectiv ambiantului ( receptorului virtual) ori temperaturile acestea sunt relativ apropiate ( suprafața radiatorului nu are voie să depășească 70°C dacă este accesibilă dar de obicei este mai mică de 50-55°C )

2. NU contează foarte mult culoarea . Important este să fie mat , neșlefuit.

 

Un link relevant : http://www.heatsinkcalculator.com/blog/the-importance-of-radiation-in-heat-sink-design/

[Vizitator]

Corpurile sunt percepute negru sau alb sau colorate in functie de cum interactioneaza cu lumima. Daca are proprietatea de a reflecta toate radiatiile luminoase, corpul pare alb, daca are proprietatea sa atraga toate radiatiile luminoase, corpul pare negru, daca ni se pare ca e rosu, acel corp reflecta mai bine culoarea rosu din spectru, samd. Reflecta tot, e alb, absoarbe tot, e negru.

[Dxxx]

Ma bucura ca acest thread a iesit la suprafata si a generat discutii - discutii la care eu ma asteptam de la inceput (sunt peste doi ani si jumatate)...

 

Acum ca raspuns la intrebarea pusa:

- cred in continuare ca radiatoarele de la TME (in general Fischer) sunt bune.

- radiatoarele negre au rezistenta termica mai buna (adica mai mica) decat cele albe. Cum si radiatorul negru este din aluminiu la capitolul culoare acesta sta mai bine.

- forma, suprafata desfasurata si densitatea aripioarelor nu pot fi apreciate cu usurinta stiintific, de obicei se face "din experienta". Deci se poate ca aripioarele mai rare ale modelului negru sa fie ele mai aporoape de ideal. Aripioare dese sunt benefice la circulatie fortata a aerului, la convectie poate fi mai bine sa fie mai rare.

 

Deci:

• daca ai avut conditii similare de testare a celor 2 modele (inclusiv ce zicea UDAR cu garda la muchia inferioara)
• daca ai experienta cu realizarea de montaje eficiente termic + esti sigur ca in ambele variante ai facut montajul foarte bine - si egal de bine pentru ambele
• atunci poti trage concluzia ca radiatorul negru este mai bun decat cel argintiu.

[sesebe]

@validae are , în principiu, dreptate .

Dar :

1. Cantitatea de căldură transmisă prin radiație este mică în comparație cu cea transmisă prin convecție la radiatoarele despre care vorbim noi . Această cantitate este proporțională cu diferența puterii a 4-a a temperaturii radiatorului respectiv ambiantului ( receptorului virtual) ori temperaturile acestea sunt relativ apropiate ( suprafața radiatorului nu are voie să depășească 70°C dacă este accesibilă dar de obicei este mai mică de 50-55°C )

2. NU contează foarte mult culoarea . Important este să fie mat , neșlefuit.

 

Un link relevant : http://www.heatsinkcalculator.com/blog/the-importance-of-radiation-in-heat-sink-design/

 

 

Poti sa o mai spui de o mie de ori. Culoarea nu conteaza. Conteaza "finisul" sa fie mat si cit mai aspru.

[Freaka666]

Buna dimineata!

Da, conditiile de testare au fost aceleasi. Doar ca cel negru nu a avut nici o garda la partea inferioara, fiind testat pe masa si era doar caldut.

Sa vad zilele acestea cand am timp o sa fac niste teste cu tranzistor cum a spus sesebe sau un termistor atat pe capsula cat si pe radiatoare si timpul de racire dupa oprirea ansamblului.

Revin cu informatii.

Deocamdata, parerea mea este ca cel negru este mult mai eficient.

Va multumesc.

[Haralambie]

Misto topic.

 

Momentan vreau sa zic ca nu exista culori. A spus cineva mai sus, culoarea este data de ce se reflecta din acel corp. Fara lumina nu exista culori.

 

Asprimea, sau mai corect rugozitatea unui radiator il ajuta la disiparea caldurii. Doar unde se face contactul cu sursa de caldura este cel mai bine sa fie neteda.

 

Totodata, este importanta rezistenta termica a unei suprafete disipante.

[franzm]

@validae:Raspunsul îl ofera, printre altele, acest grafic. Curba galbena corespunde suprafetei soarelui si absorbtia maxima a radiatiei solare are loc pe o suprafata ce nu reflecta în domeniul vizibil (adica neagra în sens obisnuit). Radiatorul semiconductoarelor atinge 350, maxim 400K si la aceasta temperatura practic nu mai emite lumina vizibila. Deci nu conteaza emisivitatea si reflectivitatea în domeniul vizibil. Pigmentii din vopseaua pt calorifere au o emisivitate mare în infrarosu.

[Haralambie]

In orice caz, radiatorele pentru circuite electrice, nu sunt vopsite ci sunt anodizate

[cavit]

Caldura este disipata prin radiatie, conductie si convectie radiatia paoate avea loc si in vid. conductia in fluide si solide iar convectia numai in fluide.

 

Pentru cazul clasic de radiator in aer avem toate cele trei componente.

 

Radiatia este conditionata de culoare cele negre radiaza mai purernic dar si absorb, trebuie protejate de lumina soarelui, conductia si convectia nu sunt influentate de culoare, ci de densitatea si viteza de circulatie a aerului, in principiu de altitudine.

 

Pot fi facute straturi gen filtru terce banda pentru radiatia infrarosie vezi panourile radiante, stratul exterior fiind alb, dar e destul de scump si nu se foloseste la calorifere, astea cedeaza caldura prin convectie, de aia au aripioare verticale.

 

Varianata cu filtru trece banda in infrarosu constringe radiatia la o anumita banda si nu mai are spectrul radiativ natural, energia va fi radiata intr-o banda relativ ingusta cu o denstate spectrala mult mai mare.

Editat Mai 8, 2017 de cavit

[Liviu M]

Eu mai am de studiat pana o sa ma prind cum ceva care absoarbe tare o radiatie, radiaza in acelasi timp tot tare.

Poate pana la urma poate o sa ma prind.