Heutzutage, da die Abmessungen elektronischer Geräte immer kleiner werden, wird das Wärmemanagement in der Designphase immer wichtiger.

Die Komponententemperatur ist ein Schlüsselfaktor für die Leistungszuverlässigkeit elektronischer Geräte sowie für die Lebensdauer des Geräts, wobei die Betriebstemperatur der Komponenten innerhalb des vom Gerätedesigner festgelegten Bereichs gehalten wird, kann die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer gut realisiert werden.

Der Kühlkörper soll der Komponente helfen, Wärme an die kühlende Umgebung zu übertragen, sodass die Gerätetemperatur die maximale Betriebstemperatur nicht überschreitet.

Gebräuchliche Begriffe:

Wir werden über einige gebräuchliche Begriffe sprechen, bevor wir über die Auswahl des Kühlkörpers sprechen, es ist notwendig für Leute, die mit dem Design von Kühlkörpern nicht vertraut sind. Wenn Sie sich ganz gut auskennen, können Sie diesen Abschnitt bestehen und zum nächsten Teil übergehen.

Q: Gesamtleistung der Wärmeableitung, Einheit ist W

Tj: maximale Sperrschichttemperatur des Geräts, Einheit beträgt °C

Tc: Gehäusetemperatur, Einheit ist °C

Ts: Temperatur des Kühlkörpers, Einheit ist °C

Ta: Umgebungstemperatur, Einheit ist °C

PQ-Kurve des Lüfters: Einheit ist CFM, P ist Druck, Q ist Luftstrom.

Abmessung des Kühlkörpers: L (Länge) * B (Breite) * H (Höhe)

Wärmewiderstand:

Wenn Wärme durch Wärmeleitung in ein Gerät übertragen wird, wird der auftretende Widerstand als Wärmewiderstand bezeichnet. Der Widerstand, auf den die Wärme im Wärmestrompfad trifft, spiegelt die Wärmeübertragungskapazität wider und gibt die Größe des durch 1 W Wärme verursachten Temperaturanstiegs in °C/W an

Drei wichtige thermische Widerstände:

1. Rjc: thermischer Widerstand vom Transistorübergang zum Gehäuse

2. Rcs: Wärmewiderstand vom Gehäuse bis zum Kühlkörper

3. Rsa: Wärmewiderstand vom Kühlkörper zur Umgebungstemperatur

Der Gesamtwärmewiderstand von der Sperrschicht zur Umgebung beträgt Rja = Rjc + Rcs + Rsa

Benötigen Sie einen Kühlkörper?

Es kommt darauf an, ob die Transistorwärme erfolgreich an die Umgebung abgeführt werden kann, dann braucht man keinen Kühlkörper, wenn nicht, dann wird definitiv ein Kühlkörper benötigt.

Wenn beispielsweise der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zur Umgebung 62 °C/W beträgt und der Transistor 2,86 W ableitet, bedeutet dies, dass die Temperatur 177 °C beträgt. Unter der Annahme, dass die Umgebungstemperatur 48 °C beträgt, beträgt die Sperrschichttemperatur 225 °C, dies überschreitet die maximale Siliziumtemperatur von 150 °C und zerstört den Transistor, dann ist ein Kühlkörper erforderlich, um die Wärmeableitung zu unterstützen.

Definieren des Wärmewiderstands des Kühlkörpers

Bevor Sie mit der Auswahl eines Kühlkörpers beginnen, müssen Sie den Wärmewiderstand des Kühlkörpers definieren, Rsa=Rja ((Ts - Ta)/Q)-Rjc-Rcs.

Die Umgebungslufttemperatur Ta hängt von der Betriebsumgebung des Geräts ab, dem Grenzflächenwiderstand, den Rcs von Materialherstellern oder Kühlkörperherstellern erhalten kann.

Wählen Sie einen Kühlkörper

Sie müssen wissen, dass es sich bei der Auswahl eines Kühlkörpers um natürliche oder erzwungene Konvektion handelt:

Natürliche Konvektion ist die Strömung, die durch das ungleichmäßige Temperaturfeld des Fluids selbst verursacht wird, ohne auf äußere Kräfte wie Pumpen oder Lüfter angewiesen zu sein.

Erzwungene Konvektion bezieht sich auf die Bewegung von Flüssigkeit, die durch äußere Kräfte wie Ventilatoren, Pumpen, Sauger usw. angetrieben wird.

Wenn Sie nur wenig Platz haben, können Sie sich für eine kleine Kühlkörper- und Lüfterbaugruppe entscheiden. Wenn Ihr Platz groß genug ist, können Sie sich für einen Konvektionsstromkühlkörper entscheiden, der billiger ist als die Montage von Kühlkörper + Lüfter.

Arten von Kühlkörpern

Die gebräuchlichsten Kühlkörpertypen sind die folgenden:

Zusammenfassend lässt sich sagen, wenn wir uns für einen Kühlkörper entscheiden:
1. Wir müssen entscheiden, ob wir einen Kühlkörper benötigen.
2. Definieren Sie den Wärmewiderstand
3. Wählen Sie einen Kühlkörper