Schätzwert Kühlkörper Oberflächentemperatur

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hi allseits,

folgende Situation:

  1. ein open-Frame Computerschaltnetzteil unbekannter Herkunft ohne Datenblatt und Lüfter, die Leistungselektronik führt die Wärme über 2 große Kühlkörper ab

  2. ein Lüfter mit Temperatursensor und einstellbarer Drehzahlkennlinie abhängig von der Temperatur am Sensor

3.) ein Thermometer zur (selbstverständlich berührungslosen) Messung der Oberflächentemperatur an den Kühlkörpern

Der Plan: ich setze den Lüfter vor oder hinter das (dann in Blech eingehäuste) Netzteil, den Sensor in den Luftstrom nach den Kühlkörpern und regle den Luftstrom am Lüfter so, dass die Kühlkörper unter Vollast eine bestimmte Oberflächentemperatur nicht übersteigen.

Die Gretchenfrage: wie weit darf ich den Lüfter, um den Lärm zu minimieren, herunterregeln so dass das Schaltnetzteil unter Vollast temperaturmäßig auf der sicheren Seite bleibt? Gibt es Anhaltswerte für zulässige Oberflächentemperaturen an den Kühlkörpern?

Thx

Armin.

#2

Hi allseits,

folgende Situation:

  1. ein open-Frame Computerschaltnetzteil unbekannter Herkunft
    ohne Datenblatt und Lüfter, die Leistungselektronik führt die
    Wärme über 2 große Kühlkörper ab

Wozu dann noch einen Lüfter, wenn schon zwei Kühlkörper eingebaut sind?

  1. ein Lüfter mit Temperatursensor und einstellbarer
    Drehzahlkennlinie abhängig von der Temperatur am Sensor

3.) ein Thermometer zur (selbstverständlich berührungslosen)
Messung der Oberflächentemperatur an den Kühlkörpern

Der Plan: ich setze den Lüfter vor oder hinter das (dann in
Blech eingehäuste) Netzteil, den Sensor in den Luftstrom nach
den Kühlkörpern und regle den Luftstrom am Lüfter so, dass die
Kühlkörper unter Vollast eine bestimmte Oberflächentemperatur
nicht übersteigen.

und das, zusätzlich zu den 2 großen Kühlkörper?

Die Gretchenfrage: wie weit darf ich den Lüfter, um den Lärm
zu minimieren, herunterregeln so dass das Schaltnetzteil unter
Vollast temperaturmäßig auf der sicheren Seite bleibt? Gibt es
Anhaltswerte für zulässige Oberflächentemperaturen an den
Kühlkörpern?

50 - 60°C halten die Bauteile über Jahre locker aus.

MfG Wolfgang

#3

Hi allseits,

folgende Situation:

  1. ein open-Frame Computerschaltnetzteil unbekannter Herkunft
    ohne Datenblatt und Lüfter, die Leistungselektronik führt die
    Wärme über 2 große Kühlkörper ab

Wozu dann noch einen Lüfter, wenn schon zwei Kühlkörper
eingebaut sind?

So groß sind sie auch wieder nicht :smile: Das Netzteil stammt vom Grabbeltisch und war wohl mal dazu gedacht, in einem der üblichen PC Blechziegel mit Lüfter verbaut zu werden.

Die Gretchenfrage: wie weit darf ich den Lüfter, um den Lärm
zu minimieren, herunterregeln so dass das Schaltnetzteil unter
Vollast temperaturmäßig auf der sicheren Seite bleibt? Gibt es
Anhaltswerte für zulässige Oberflächentemperaturen an den
Kühlkörpern?

50 - 60°C halten die Bauteile über Jahre locker aus.

Das ist schon mal eine Zahl mit der ich was anfangen kann. Aber ich kann sie doofer Weise nicht messen. Wegen der diversen Wärmeübergangswiderstände werden die Temperatur in den Bauteilen höher sein als an den Kühlkörpern, daher müsste ich die maximale Temperatur am Kühlkörper etwas niedriger wählen.

Da fehlt mir nun das Gefühl/die Erfahrung, in welcher Größenordnung das sein könnte. 5 Grad? 10 Grad? 20 Grad? Das macht beim Lüfterlärm bereits Welten aus.

Traust Du dir mit so vagen Angaben (sorry) einen Daumenwert zu?
Armin.

#4

Hallo Armin,

Da fehlt mir nun das Gefühl/die Erfahrung, in welcher
Größenordnung das sein könnte. 5 Grad? 10 Grad? 20 Grad? Das
macht beim Lüfterlärm bereits Welten aus.

Traust Du dir mit so vagen Angaben (sorry) einen Daumenwert
zu?

Du kannst du schlicht vergessen da etwas schätzen zu wollen.

Der Wärmewiderstand zwischen Chip und Gehäse steht im Datenblatt und wird in K/W anggeben.
Wie du daraus sehen kannst, braucht man nun die Verlustleistung im Chip um etwas rechnen zu können. Aber die Verlustleistung eine Transitors wird von der verwendeten Schaltung bestimmt.

Die nächsten Parmter sind dann der Wärmewidestand zwischen Gehäuse und Kühlkörper und dann zwischen Kühlkörper und Luft.

Ich habe schon Geräte gesehen, welche schon bei 30°C Tu versagen, weil die Halbleiter zu warm werden. Da wurde einfach zu knapp berechnet :frowning:

MfG Peter(TOO)

#5

Hallo,

Blech eingehäuste) Netzteil, den Sensor in den Luftstrom nach
den Kühlkörpern

Ich würde den Sensor direkt auf die Oberfläche setzen.
Ist IMHO Repräsentativen.
Im Luftstrom ist die Temp. nicht nur von der Oberflächen-
temp.abhängig, sondern auch von der Strömungsgeschw.

Die Gretchenfrage: wie weit darf ich den Lüfter, um den Lärm
zu minimieren, herunterregeln so dass das Schaltnetzteil unter
Vollast temperaturmäßig auf der sicheren Seite bleibt?

Das kommt sehr auf die konkrete Technik an.
Ist es Industriequalität?
Was steht auf den Elkos? 105°C oder mehr oder bloß 85°C?

Gibt es Anhaltswerte für zulässige Oberflächentemperaturen
an den Kühlkörpern?

Siliziumhalbleiter halten einige aus. Chiptemp. weit über
150°C sind erst wirklich gefährlich.
Meist sind Kühlkörper für Oberflächentemp. von
70…80°C und darüber ausgelegt.
Besser und sicherer ist jedoch, wenn man darunter bleibt.
Gruß Uwi

Thx

Armin.

#6

Hi Uwi,

Hallo,

Blech eingehäuste) Netzteil, den Sensor in den Luftstrom nach
den Kühlkörpern

Ich würde den Sensor direkt auf die Oberfläche setzen.
Ist IMHO Repräsentativen.

Jep, würde ich auch so machen, allerdings hat das Schaltnetzteil 2 getrennte, gegenüberliegende Kühlkörper, und der Lüfter hat nur einen Sensor. Ich probiers daher erst mal mit einer indirekten Regelung im Luftstrom. Wenn ich das Netzteil damit unter Dauerlast so hinbekomme, dass beide Kühlkörper im grünen Bereich bleiben, bin ich zufrieden. Was ich natürlich noch nicht abschätzen kann: die Kühlluft wird die Kühlkörper auf jeder Seite treffen, und dann mehr oder weniger verwirbelt mit der Kühlluft des anderen Kühlkörpers vermischt am Sensor auftreffen. Theoretisch könnte es passieren, dass der eine Kühlkörper brüllend heiß ist, während der Andere kalt ist, und der Sensor würde eine mittlere Lüfterdrehzahl einstellen. Oder er „übersieht“ den Luftstrom eines kühlkörpers ganz, je nach Verwirbelung.

Ich werde das Netzteil deshalb, sobald es seinen endgültigen Platz gefunden hat, im Betrieb nochmal messen und dann Drehzahl und Sensorposition so lange variieren bis ich auf beiden Kühlkörpern vernünftige Temperaturwerte bekomme. Finde ich keine solche Kompromisslösung, überlege ich mir etwas Anderes.

Im Luftstrom ist die Temp. nicht nur von der Oberflächen-
temp.abhängig, sondern auch von der Strömungsgeschw.

Das macht m.E. nichts. Der Sensor regelt im Grunde genommen ja nur die Strömungsgeschwindigkeit, und damit die Luftmenge. Wäre ich an einer genauen Temperaturmessung interessiert, sähe es natürlich anders aus.

Die Gretchenfrage: wie weit darf ich den Lüfter, um den Lärm
zu minimieren, herunterregeln so dass das Schaltnetzteil unter
Vollast temperaturmäßig auf der sicheren Seite bleibt?

Das kommt sehr auf die konkrete Technik an.
Ist es Industriequalität?

Was steht auf den Elkos? 105°C oder mehr oder bloß 85°C?

Gute Idee :smile: Bei einigen größeren Elkos konnte ich „105 Grad“ ablesen. Die Meisten sind allerdings nicht ablesbar, weil ungünstig angebracht und außerdem teilweise mit Heißkleber verpappt.

Gibt es Anhaltswerte für zulässige Oberflächentemperaturen
an den Kühlkörpern?

Siliziumhalbleiter halten einige aus. Chiptemp. weit über
150°C sind erst wirklich gefährlich.
Meist sind Kühlkörper für Oberflächentemp. von
70…80°C und darüber ausgelegt.

Das it ein brauchbarer Wert für meine Zwecke. Ich werde mal auf diese Größenordnung zusteuern und sehen, ob ich das leise genug hinbekomme.

Danke für die Hilfe,

Armin.