Бесплатная техническая библиотека ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Электросварка. Как рассчитать радиатор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Сварочное оборудование Во время работы полупроводникового прибора в его кристалле выделяется мощность, которая приводит к разогреву последнего. Если тепла выделяется больше, чем рассеивается в окружающем пространстве, то температура кристалла будет расти и может превысить максимально допустимую. При этом его структура будет необратимо разрушена. Следовательно, надежность работы полупроводниковых приборов во многом определяется эффективностью их охлаждения. Наиболее эффективным является конвективный механизм охлаждения, при котором тепло уносит поток газообразного или жидкого теплоносителя, омывающего охлаждаемую поверхность. Чем больше охлаждаемая поверхность, тем эффективнее охлаждение, и поэтому мощные полупроводниковые приборы нужно устанавливать на металлические радиаторы, имеющие развитую охлаждаемую поверхность. В качестве теплоносителя обычно используется окружающий воздух. По способу перемещения теплоносителя различают:
В случае естественной вентиляции перемещение теплоносителя осуществляется за счет тяги, возникающей возле нагретого радиатора. В случае принудительной вентиляции перемещение теплоносителя осуществляется с помощью вентилятора. Во втором случае можно получить большие скорости потока и, соответственно, лучшие условия охлаждения. Тепловые расчеты можно сильно упростить, если использовать тепловую модель охлаждения (рис. 18.26) Здесь разница между температурой кристалла TJ и температурой среды ТA вызывает тепловой поток, движущийся от кристалла к окружающей среде, через тепловые сопротивления RJC (кристалл - корпус), RCS (корпус - радиатор) и RSA (радиатор - окружающая среда).
Тепловое сопротивление имеет размерность °С/Вт. Суммарное максимальное тепловое сопротивление RJA на участке кристалл - окружающая среда можно найти по формуле: где РПП - мощность, рассеиваемая на кристалле полупроводникового прибора, Вт. Тепловое сопротивление RJC и RCS указывается в справочных данных на полупроводниковые приборы. Например, согласно справочным данным, на транзистор IRFP250N, его тепловое сопротивление на участке кристалл- радиатор равно RJC + RCS = 0,7 + 0,24 = 0,94 °С/ Вт. Это означает, что если на кристалле выделяется мощность 10 Вт, то его температура будет на 9,4 °С больше температуры радиатора. Тепловое сопротивление радиатора можно найти по формуле: Предлагаемая ниже методика основана на рекомендациях по выбору алюминиевых радиаторов серии Max Clip System™ фирмы "AAVID THERMALLOY". На рис. 18.27 приводятся графические зависимости между периметром сечения алюминиевого радиатора и его тепловым сопротивлением для естественного (красная линия) и принудительного (синяя линия) охлаждения воздушным потоком. По умолчанию считается, что:
Если условия охлаждения отличаются от принятых по умолчанию, то необходимую поправку можно внести, воспользовавшись графиками на рис. 18.28 - рис. 18.30.
Для примера рассчитаем радиатор, обеспечивающий охлаждение транзистора ЭРСТ, состоящего из 20-ти транзисторов типа IRFP250N. Расчет радиатора можно вести для одного транзистора, а затем полученный размер увеличить в 20 раз. Так как на ключевом транзисторе рассеивается суммарная мощность 528 Вт, то на каждом транзисторе IRFP250N рассеивается мощность 528/20 = 26,4 Вт. Радиатор должен обеспечивать максимальную температуру кристалла транзистора не более +110 °С при максимальной температуре окружающей среды +40 °С. Найдем тепловое сопротивление RJA для одного транзистора IRFP250N: Теперь найдем тепловое сопротивление радиатора: Зная максимальную температуру кристалла и тепловое сопротивление на участке кристалл-радиатор, определим максимальную температуру радиатора: По графику (рис. 18.28) определим поправочный коэффициент Кт на разницу температуры радиатора и окружающей среды: Для охлаждения радиатора используется вентилятор типа 1,25ЭВ-2,8-6-3270У4, имеющий производительность 280 м3/ч. Чтобы вычислить скорость потока, нужно разделить производительность на сечение воздуховода, продуваемого вентилятором. Если воздуховод имеет площадь поперечного сечения: то скорость воздушного потока будет равна: По графику (рис. 18.29) определим поправочный коэффициент Kv на реальную скорость воздушного потока: Допустим, что в нашем распоряжении имеется большое количество готовых радиаторов, имеющих периметр сечения 1050 мм и длину 80 мм. По графику (рис. 18.30) определим поправочный коэффициент KL на длину радиатора: Чтобы найти общую поправку, перемножим все поправочные коэффициенты: С учетом поправок, радиатор должен обеспечивать тепловое сопротивление: С помощью графика (рис. 18.27) найдем, что для одного транзистора требуется радиатор с периметром сечения 200 мм. Для группы из 20-ти транзисторов IRFP250N радиатор должен иметь периметр сечения не менее 4000 мм. Так как имеющиеся в распоряжении радиаторы имеют периметр 1050 мм, то придется объединить 4 радиатора. На диоде ЭРСТ рассеивается меньшая мощность, но из конструктивных соображений для него можно использовать аналогичный радиатор. Зачастую производители охладителей указывают площадь поверхности радиатора, а не периметр и длину. Чтобы из предлагаемой методики получить площадь радиатора, достаточно умножить длину радиатора на его периметр SP = 400 • 8 = 3200 см2. Автор: Корякин-Черняк С.Л. Смотрите другие статьи раздела Сварочное оборудование. Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье. Последние новости науки и техники, новинки электроники: Использование Apple Vision Pro во время операций
16.03.2024 Хранение углерода в Северное море
16.03.2024 Выращены мини-органы из амниотической жидкости человека
15.03.2024
Другие интересные новости: ▪ Оптоволокно для квантового интернета ▪ Сервис IBM Watson Discovery Advisor ▪ Самое быстрое вращение в природе Лента новостей науки и техники, новинок электроники
Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки: ▪ раздел сайта Микроконтроллеры. Подборка статей ▪ статья Срывание всех и всяческих масок. Крылатое выражение ▪ статья Повар образовательного учреждения. Должностная инструкция ▪ статья Простой измеритель емкости. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники ▪ статья Таинственное исчезновение платка. Секрет фокуса
Оставьте свой комментарий к этой статье: Комментарии к статье: Гость А что если тепловое сопротивление Rsa отрицательным получается? Зуфар Здравствуйте. Большое спасибо за полезную статью. Небольшой вопрос: что означает данные на радиаторе, например 13 дюйм*градус/Ватт (у радиатора HS 107-100)? zufarakhmetvaliev@gmail.com Sergeij Класс! Микола Доступно - основы расчета и важнейшие параметры. [roll] All languages of this page Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте www.diagram.com.ua |