Hi,
für Längsregler fällt ja je nach Einsatz schon eine Menge an Verlustleistung = Wärme an. Um die Kühlkörper klein zu halten, dachte ich an Kühler (aktiv) für CPUs. Ich muß im Extremfall 80 Watt verheizen, aber ich finde in den Konfigurationen dieser Kühler kaum nennenswerte technische Detailangaben. Jedenfalls nicht bei Reichelt oder Conrad. Kann mir jemand helfen? Übrigens, ein Schaltnetzteil kommt nicht in Frage.
Reiner
Hallo,
ohne etwas Kenntnis Deiner Randbedingungen und Wünsche
ist immer schlecht ein Rat zu geben.
Der Wärmewiderstand ist ein Parameter, die bei üblichen
Kühlkörpern angegeben wird. (glaube K-Wert heißt der).
Wichtiger ist aber meist der Wärmeübergang zur Luft
und damit die aktive Oberfläche.
Für normale Leistungshalbleiter kann man ohne aktive Lüftung
mit ca. 6…10W pro dm² aktiver Oberfläche als Faustregel
rechnen.
Da gehen natürlich noch einge konstruktive Details ein.
Mit Lüfter geht’s natürlich kleiner (abhängig von Durchfluß).
Warum kommt aber kein Schaltregler in Betracht?
Gruß Uwi
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hallo,
bei Kühlkörpern wird meist die Angabe ‚Kelvin/Watt‘ angegeben. Das heißt, bei einer Wäremeleistung von z.B. 10 Watt würde sich die Temperatur des Kühlkörpers bei 10 Kelvin/Watt um 100 Grad erhöhen. Wenn man die Temperatur der Umgebung des Kühlkörpers dazurechnet (ca. 30 Grad im Sommer, wenn er außen am Gehäuse ist) kommt man also auf 130 Grad insgesamt. Das wär dann etwas zuviel für den Halbleiter, der hätte gern Temperaturen unter 70 Grad; dieser Kühlkörper wäre zu klein. Wenn sich der Kühlkörper innerhalb eines Gehäuses befindet, muß man natürlich diese schlechteren Bedingungen berücksichtigen. Diese Angabe gilt übrigens für die Wärmeabgabe des Kühlkörpers ausschließlich durch Strahlungswärme. Dies funktioniert aber erst so richtig, wenn der Kühlkörper etwa 60-65 Grad erreicht hat. Also nicht um jeden Preis versuchen, eine Temperatur darunter zu erreichen. Aber: da kann man sich schon die Finger dran verbrennen! Also Berührschutz vorsehen.
Bei aktiver Kühlung des Kühlkörpers durch einen Lüfter sieht die Sache ganz anders aus. Hier findet die Wärmeabgabe vor allem durch Luftkonvektion statt, also je mehr (kühle) Luft über den Kühlkörper gepustet wird, desto besser. So kann man z.B. einen Prozessor im PC mit vergleichsweise winzigen Kühlkörpern auf weniger als 40 Grad halten, obwohl die ‚verbratene‘ Leistung ohne weiteres 50-80 Watt beträgt. Hierbei darf der Kühlkörper auch nicht ganz so heiß werden, da zum einen der Lüfter dann nicht mehr mag und zum zweiten der Prozessor viel weniger verträgt als ein Leistungshalbleiter.
Also: natürlich kannst Du ohne weiteres einen Kühlkörper durch Anbringung eines Lüfters wesentlich verbessern. Dabei solltest Du einen großen, langsam laufenden Lüfter einem kleinen, schnell drehenden vorziehen - die großen sind einfach leiser. Und auf jeden Fall den Wärmeübergang zwischen Leistungshalbleiter und Kühlköper durch Wärmeleitpaste verbessern.
Axel
kleine Unkorrektheiten
Hallo,
Diese Angabe gilt übrigens für die
Wärmeabgabe des Kühlkörpers ausschließlich durch
Strahlungswärme.
Das ist natürlich nicht so!
Bei normalen Kühlkörpertemp. bis 80…100°C spielt die
Wärmeabgabe durch Ifrarotstrahlung kaum eine Rolle.
Der Wärmeaustausch basiert hauptsächlich auf Konvektion.
Dabei sind natürlich die Strömungsverhältnisse
(-> Einbauverhältnisse) von Bedeutung. Durch aufsteigende
warme Luft kann ein Kamineffekt erziehlt werden. Deshalb
sind bei passiven Kühlkörpern die Kühlrippen senkrecht
anzuordnen.
Dies funktioniert aber erst so richtig, wenn
der Kühlkörper etwa 60-65 Grad erreicht hat.
Natürlich ist auch bei Konvektion die Temperaturdiff.
ein entscheidender Parameter für den Wärmeaustausch.
Bei konstanter Luftbewegung, verhält sich die Kühlleistung
linear zur Temperaturdiff.
Allerdings wird die Konvektion bei höherer Temp.-Diff
durch die schneller aufsteigende Luft noch verbessert, was
letztendlich eine leicht progressive Zunahme der Kühlleistung
verursacht.
Also nicht um
jeden Preis versuchen, eine Temperatur darunter zu erreichen.
Das ist ja ein Kompromis zwischen Aufwand, Baugröße und
Zuverlässigkeit. Höhere Temp. führen zu kürzerer Lebens-
dauer der Bauelemente.
Hierbei darf der Kühlkörper auch nicht ganz so heiß werden, da
zum einen der Lüfter dann nicht mehr mag und zum zweiten der
Prozessor viel weniger verträgt als ein Leistungshalbleiter.
Das stimmt so nicht unbedingt. Dabei spielen einige weitere
Faktoren eine Rolle, z.B. der Wärmewiderstand von Quelle
auf dem Chip bis zum Kühlkörper und die Herstelltechnologie
bzw. Mat. des Halbleiters.
Gruß Uwi
Hallo Uwi,
so ein Leistungstransistor passt fast ideal an einen großen Prozessorkühler (geschraubt, geklemmt oder geklebt). Dazu sind diese Kühler nicht so extrem groß wie herkömmliche Kühlkörper. Daher mein Gedanke. Nur bei der möglichen Leistung bin ich mir eben noch unsicher. Gut, ich könnte mir eine Schaltung mit ein paar Widerständen und dem Leistungstransistor bauen und testen. Aber ich dachte, fragste mal hier, vielleicht wissens die Fachleute hier besser.
Ein Schaltregler ist schlecht in der Spannung einstellbar (stufenlos), oder besser, die Aufwand ist zu hoch. Und genau das brauche ich. Es wird eine stufenlos einstellbare Referenzspannungsquelle, die auch noch 5 Ampere bringen muß (bei uns im Labor). Nur eben kann auf Grund des Platzes in der Schalttafel ist kein riesiger Kühlkörper drin. Und Zwangslüftung ist eh angebracht, da freie Konvektion praktisch nicht möglich ist in der Tafel.
Gruß
Reiner
Hallo Uwi,
so ein Leistungstransistor passt fast ideal an einen großen
Prozessorkühler (geschraubt, geklemmt oder geklebt). Dazu sind
diese Kühler nicht so extrem groß wie herkömmliche Kühlkörper.
Das ist wohl in erster Linie deshalb so, weil diese Prozessor-
kühlkörper prinzipiell mit Lüfter zu betreiben sind.
Dadurch wird die Luft ja zwangsweise durch die engen Kühlrippen
getrieben. Bei normale Kühlkörpern sind die Zwischenräume
größer, um die Konvektion nicht zu behindern, weil das kontra-
produktiv wäre.
Daher mein Gedanke. Nur bei der möglichen Leistung bin ich mir
eben noch unsicher. Gut, ich könnte mir eine Schaltung mit ein
paar Widerständen und dem Leistungstransistor bauen und
testen. Aber ich dachte, fragste mal hier, vielleicht wissens
die Fachleute hier besser.
Man kann rechnen, wenn man alle Parameter einigermaßen genau
kennt.
Für den Wärmeübergang an Oberflächen zur Luft gib’s eine
Faustformel.
-> P= 5,6 +4v in W/(m²+K) (mit v in m/s bis ca. 5m/s)
Daran siehst Du, daß die bewegte Luft eine Menge mehr Wärme
abtranspotieren kann, als stehende Luft.
Ein Schaltregler ist schlecht in der Spannung einstellbar
(stufenlos), oder besser, die Aufwand ist zu hoch. Und genau
das brauche ich. Es wird eine stufenlos einstellbare
Referenzspannungsquelle, die auch noch 5 Ampere bringen muß
(bei uns im Labor).
Also, das kann ich nicht verstehen. Es gibt Schaltregler, die
sind fast so einfach zu beschalten, wie ein einfacher
Längsregler (LM317). Zusätzlich brauchst Du da nur eine passende
Speicherdrossel und eine Schottkydiode.
Bei einfachen Schaltungen ist der Stellbereich ca. 1,25V…30V.
Ein Wirkungsgrad von über 80% ist leicht zu realisieren.
Bei Bedarf kann ich gern mal einen Schaltlan schicken.
Welche Spannungen werden benötigt? Welche Genauigkeit?
Zu beachten ist dabei immer,daß bei ungünstigen Schaltungsdesign
während des Umschaltens unzulässige Ausgangsspannungen auftreten
können. Das gilt aber genauso beim Längsregler.
Nur eben kann auf Grund des Platzes in der
Schalttafel ist kein riesiger Kühlkörper drin. Und
Zwangslüftung ist eh angebracht, da freie Konvektion praktisch
nicht möglich ist in der Tafel.
Na, da ist ein günstiger Wirkunggrad doch eh besser.
Gruß Uwi