Kühlkörper - Versionsgeschichte

BMS: SO-8 nochmal

2016-09-13T08:26:18Z

SO-8 nochmal

BMS: SO-8 falscher Rth(ja). Habe es erst kürzlich bei einer Berechnung benötigt und deshalb den gravierenden Fehler entdeckt.

2016-09-13T08:06:47Z

SO-8 falscher Rth(ja). Habe es erst kürzlich bei einer Berechnung benötigt und deshalb den gravierenden Fehler entdeckt.

BMS: /* Entwärmung auf einer Platine: Foto */

2015-08-09T18:12:35Z

‎Entwärmung auf einer Platine: Foto

BMS: /* Bauteil mit Kühlkörper und T.I.M. */

2015-07-25T12:08:56Z

‎Bauteil mit Kühlkörper und T.I.M.

BMS: /* Quellen und Verweise */

2015-07-25T12:06:33Z

‎Quellen und Verweise

BMS: /* Einleitung */

2015-07-25T12:05:11Z

‎Einleitung

BMS: /* Quellen und Verweise */

2015-07-25T11:53:49Z

‎Quellen und Verweise

BMS: /* Dynamisches Ersatzschaltbild */

2015-07-25T11:38:42Z

‎Dynamisches Ersatzschaltbild

BMS: /* Dynamisches Ersatzschaltbild */

2015-07-25T11:37:20Z

‎Dynamisches Ersatzschaltbild

BMS: /* Dynamisches Ersatzschaltbild */

2015-07-25T11:36:33Z

‎Dynamisches Ersatzschaltbild

@@ Zeile 394: / Zeile 394: @@
 '''SO8'''
-Für das SO8-Gehäuse findet man eine Angabe im Datenblatt des Spannungsreglers 78L05 von ''TI'':
+Für das SO8-Gehäuse finden sich unterschiedliche Angaben. Im Datenblatt des Spannungsreglers 78L05 von ''TI'' werden 180 K/W genannt. Das Datenblatt des OPA2277 gibt z.B. 107 K/W an. Sicherlich findet man in anderen Datenblättern davon verschiedene Angaben.
 {| {{Blauetabelle}}
 | Kupferfläche || therm. Widerstand
 |-
-| <math>600 mm^2</math> || <math>R_{th(ja)}\approx 180\frac{K}{W} </math>
+| <math>600 mm^2</math> || <math>R_{th(ja)}\approx 107-180\frac{K}{W} </math>
 |}

@@ Zeile 394: / Zeile 394: @@
 '''SO8'''
-Für das SO8-Gehäuse findet man eine Angabe im Datenblatt des Spannungsreglers 78L05 von ''ST'':
+Für das SO8-Gehäuse findet man eine Angabe im Datenblatt des Spannungsreglers 78L05 von ''TI'':
 {| {{Blauetabelle}}
 | Kupferfläche || therm. Widerstand
 |-
-| <math>600 mm^2</math> || <math>R_{th(ja)}\approx 55\frac{K}{W} </math>
+| <math>600 mm^2</math> || <math>R_{th(ja)}\approx 180\frac{K}{W} </math>
 |}

← Nächstältere Version		Version vom 9. August 2015, 18:12 Uhr
Zeile 318:		Zeile 318:

	=Entwärmung auf einer Platine=		=Entwärmung auf einer Platine=
		+	[[Bild:kuehlkoerper-board.jpg\|thumb\|Kühlkörper auf einem alten Mainboard]]
		+
	Beim Leiterplattenentwurf muss bereits in der Designphase abgeschätzt werden, welche Verlustleistungen auftreten und wie die entstehende Wärme abgeführt werden kann. Die Anordnung der Bauteile und die Gestaltung der Leiterbahnen hat Auswirkungen auf das thermische Verhalten. Die Einbaulage der Platine kann die Entwärmung zudem beeinflussen. Erwärmte Umgebungsluft steigt bekanntlich nach oben und kann andere Komponenten oder Platinen aufheizen. Wird die Platine in ein Gehäuse eingebaut, müssen gegebenenfalls Lüftungsschlitze eingebracht werden oder die zu kühlenden Bauteile an der Gehäusewand platziert werden. Bei geschlossenen Gehäusen muss bei der Kühlkörperdimensionierung mit höheren Umgebungstemperaturen gerechnet werden (z.B. 50°C, 60°C), da sich die Wärme zunächst im Gehäuse staut und nur allmählich durch die Gehäusewand abgegeben wird.		Beim Leiterplattenentwurf muss bereits in der Designphase abgeschätzt werden, welche Verlustleistungen auftreten und wie die entstehende Wärme abgeführt werden kann. Die Anordnung der Bauteile und die Gestaltung der Leiterbahnen hat Auswirkungen auf das thermische Verhalten. Die Einbaulage der Platine kann die Entwärmung zudem beeinflussen. Erwärmte Umgebungsluft steigt bekanntlich nach oben und kann andere Komponenten oder Platinen aufheizen. Wird die Platine in ein Gehäuse eingebaut, müssen gegebenenfalls Lüftungsschlitze eingebracht werden oder die zu kühlenden Bauteile an der Gehäusewand platziert werden. Bei geschlossenen Gehäusen muss bei der Kühlkörperdimensionierung mit höheren Umgebungstemperaturen gerechnet werden (z.B. 50°C, 60°C), da sich die Wärme zunächst im Gehäuse staut und nur allmählich durch die Gehäusewand abgegeben wird.

@@ Zeile 201: / Zeile 201: @@
 <math>R_{th(ha)}=\frac{\vartheta_{j}-\vartheta_{a}}{P_{V}}-R_{th(jc)}-R_{th(ch)}</math>
-In manchen Quellen sind enthält diese Formel außerdem Korrekturfaktoren, die z.B. die Einbaulage o.ä. berücksichtigen können.
+In manchen Quellen enthält diese Formel außerdem Korrekturfaktoren, die z.B. die Einbaulage o.ä. berücksichtigen können.
 ===Beispielrechnung===

← Nächstältere Version		Version vom 25. Juli 2015, 12:06 Uhr
Zeile 519:		Zeile 519:
	* [http://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-1028.pdf Application Note AN1028: Maximum Power Enhancement Techniques for SOT-223 Power MOSFETs (Fairchild Semiconductor 1996)]		* [http://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-1028.pdf Application Note AN1028: Maximum Power Enhancement Techniques for SOT-223 Power MOSFETs (Fairchild Semiconductor 1996)]
	* [http://www.industrial.panasonic.com/www-data/pdf/ABA0000/ABA0000PE26.pdf Aluminium Electrolytic Capacitors - Application Guidelines (Panasonic 2015)]		* [http://www.industrial.panasonic.com/www-data/pdf/ABA0000/ABA0000PE26.pdf Aluminium Electrolytic Capacitors - Application Guidelines (Panasonic 2015)]
		+	* [http://www.vishay.com/docs/52027/thermmgt.pdf Thermal Management on SMD Thick Film Resistors (Vishay 2015)]

@@ Zeile 13: / Zeile 13: @@
 '''Wieso sind hohe Bauteiltemperaturen ungünstig?'''
-Die Lebensdauer aller elektronischen Bauteile ist stark von der Temperatur abhängig. Als Faustregel gilt: Eine Temperaturerhöhung um 10 Grad führt zur Halbierung der Lebensdauer. Außerdem gibt es Grenztemperaturen, die nicht überschritten werden dürfen. Beispielsweise dürfen Halbleiter keine Temperatur über 150°C erreichen. Extrembeispiele sind die Schmelztemperatur von Isolierungen, Lötzinn etc... sowie Brandgefahr durch hohe Temperaturen. Viele Bauteile können ohne vernünftige Kühlung nicht ihren vollen Funktionsumfang erreichen, liefern dann z.B. geringere Maximalströme oder es greift die Temperaturabschaltung. Anders formuliert: Die maximale Leistung eines Bauteils oder Geräts wird durch seine Entwärmung bestimmt! Zur eigenen Sicherheit bietet es sich zudem an, die Temperaturen niedrig zu halten, sodass man sich am Gerät nicht die Finger verbrennen kann ;)
+Die Lebensdauer aller elektronischen Bauteile ist stark von der Temperatur abhängig. Als Faustregel gilt: Eine Temperaturerhöhung um 10 Grad führt zur Halbierung der Lebensdauer. Außerdem gibt es Grenztemperaturen, die nicht überschritten werden dürfen. Beispielsweise dürfen Halbleiter keine Temperatur über 150°C erreichen. Platinenmaterial FR4 sollte 125°C (sog. Erweichungspunkt) nicht überschreiten. Extrembeispiele sind die Schmelztemperatur von Isolierungen, Lötzinn etc... sowie Brandgefahr durch hohe Temperaturen. Viele Bauteile können ohne vernünftige Kühlung nicht ihren vollen Funktionsumfang erreichen, liefern dann z.B. geringere Maximalströme oder es greift die Temperaturabschaltung. Anders formuliert: Die maximale Leistung eines Bauteils oder Geräts wird durch seine Entwärmung bestimmt! Zur eigenen Sicherheit bietet es sich zudem an, die Temperaturen niedrig zu halten, sodass man sich am Gerät nicht die Finger verbrennen kann ;)
 =Wärmeübertragung=

@@ Zeile 483: / Zeile 483: @@
 =Quellen und Verweise=
-Zeitschriftenartikel:
+Printmedien:
 * Best, Siegfried W.: ''Elektronikkühlung und Wärmemanagement von A bis Z''. In: Elektronikpraxis - Sonderheft Elektromechanik, April 2013. S. 20ff.
@@ Zeile 494: / Zeile 494: @@
 * Schulz, Martin: ''Fünf Fettnäpfchen beim Bestimmen thermischer Größen''. In: Elektronikpraxis, November 2013. S. 36ff.
 * Schulz, Martin: ''Mythen und Legenden über Wärmeleitmaterialien''. In: Elektronikpraxis Nr.2., Januar 2014. S. 42ff.
+* Specovius, J.: Grundkurs Leistungselektronik: Bauelemente, Schaltungen und Systeme. Wiesbaden 2014. 6. Auflage. S.95-104
 ----

@@ Zeile 263: / Zeile 263: @@
 [[Bild:Therm-esb-dyn-cauer.PNG|600px]]
-Den gleichen Sachverhalt kann man auch mit dem sogenannten Foster-Modell darstellen. Dieses Modell scheint weit verbreitet zu sein. Die gezeigten Ersatzschaltbilder lassen sich auch ineinander überführen, allerdings unterscheiden sich die eingetragenen Wärmekapazitäten und Wärmewiderstände.
+Den gleichen Sachverhalt kann man auch mit dem sogenannten Foster-Modell darstellen. Dieses Modell scheint weit verbreitet zu sein, ist allerdings nicht mehr besonders anschaulich. Die gezeigten Ersatzschaltbilder lassen sich auch ineinander überführen, allerdings unterscheiden sich die eingetragenen Wärmekapazitäten und Wärmewiderstände.
 [[Bild:Therm-esb-dyn-foster.PNG|600px]]

@@ Zeile 257: / Zeile 257: @@
 =Dynamisches Ersatzschaltbild=
-Bisher haben wir uns mit statischen Ersatzschaltbildern beschäftigt. Diese beinhalten die Wärmequellen, die Umgebungstemperatur sowie alle thermischen Widerstände. Nicht berücksichtigt wurden bislang Wärmekapazitäten. Erfahrungsgemäß dauert es eine gewissen Zeit, bis alle Gegenstände auf die berechnete Temperatur aufgeheizt sind. Um die zeitlichen Temperaturverläufe bestimmen zu können, müssen die thermischen Ersatzschaltbilder noch mit Wärmekapazitäten ergänzt werden. Wärmewiderstände und Wärmekapazitäten ergeben ein Tiefpassfilter mit einer definierten Zeitkonstante. Bei geeigneter Modellierung kommt das Modell kommt dem realen Temperaturverlauf schon sehr nahe. Nun können wir also zeitveränderliche Vorgänge modellieren. Dies ist insbesondere notwendig wenn sich stark ändernde Verlustleistungen (z.B. Impulsbelastung) an den Bauteilen auftreten und die Temperaturen vorab berechnet werden sollen. Im Hobbybereich ist diese Berechnung jedoch häufig nicht erforderlich.
+Bisher haben wir uns mit statischen Ersatzschaltbildern beschäftigt. Diese beinhalten die Wärmequellen, die Umgebungstemperatur sowie alle thermischen Widerstände. Nicht berücksichtigt wurden bislang Wärmekapazitäten. Erfahrungsgemäß dauert es eine gewissen Zeit, bis alle Gegenstände auf die berechnete Temperatur aufgeheizt sind. Um die zeitlichen Temperaturverläufe bestimmen zu können, müssen die thermischen Ersatzschaltbilder noch mit Wärmekapazitäten ergänzt werden. Wärmewiderstände und Wärmekapazitäten ergeben ein Tiefpassfilter mit einer definierten Zeitkonstante. Bei geeigneter Modellierung kommt das Modell kommt dem realen Temperaturverlauf schon sehr nahe. Nun können wir also zeitveränderliche Vorgänge modellieren. Dies ist insbesondere notwendig wenn sich stark ändernde Verlustleistungen (z.B. Impulsbelastung) an den Bauteilen auftreten und die Temperaturen vorab berechnet werden sollen. Im Hobbybereich ist diese Berechnung jedoch häufig nicht erforderlich, in der Regel genügt das statische Ersatzschaltbild.
 Ergänzen wir das bisherige thermische Ersatzschaltbild um Wärmekapazitäten, ergibt sich das folgende thermische Ersatzschaltbild. Dieses Modell wird als Cauer-Typ bezeichnet. Wärmewiderstände und Wärmekapazitäten lassen sich physikalisch bestimmen und eindeutig im Ersatzschaltbild zuordnen. Berechnete Temperaturen entsprechen realen Temperaturen.