E_K2008_01-Vorspann_Vorspann 25.01.13 11:30 Seite 10 Über uns • About us Technische Erläuterungen Technische Erläuterungen In Halbleiterelementen entsteht, abhängig vom Arbeitspunkt, eine Verlustleistung, welche in Wärme umgesetzt wird. Die TemIn Halbleiterelementen entsteht, abhängig vom Arbeitspunkt, eine Verlustleistung, welche in Wärme umgesetzt wird. Die peratur darf dabei eine vom verwendeten Halbleiter bestimmten Wert nicht übersteigen. Die relativ kleine Oberfläche der Temperatur darf dabei eine vom verwendeten Halbleiter bestimmten Wert nicht übersteigen. Die relativ kleine Oberfläche Halbleitergehäuse kann nur eine beschränkte Wärmemenge abführen, so daß eine Vergrößerung der abgebenden Fläche der Halbleitergehäuse kann nur eine beschränkte Wärmemenge abführen, so dass eine Vergrößerung der abgebenden durch geeignete Kühlkörper Der in der Elektrotechnik gebräuchlichere Begriff „Wärmewiderstand“ ergibt Fläche durch geeignetenotwendig Kühlkörperwird. notwendig wird. Der in der Elektrotechnik gebräuchlichere Begriff „Wärmewiderstand“ sich analog dem Ohmschen Gesetz aus Wärmestrom (Verlustleistung) und Temperaturerhöhung (= Spannung). ergibt sich analog dem Ohmschen Gesetz aus Wärmestrom (Verlustleistung) und Temperaturerhöhung (= Spannung). Rth = [K] ∆ϑ P Rth = [W] ∆ P ϑ K W Der gesamte Wärmewiderstand setzt sich aus einer Reihenschaltung der einzelnen Teilwiderstände zusammen. Der gesamte Wärmewiderstand setzt sich aus einer Reihenschaltung der einzelnen Teilwiderstände zusammen. Es gilt: Rth ges. = RthJC + RthCK + RthK Rth = RthJC + RthCK + RthK RthJC = Wärmewiderstand Sperrschicht – Gehäuse (vom Herstellerdatenblatt) RthCK = Wärmeübergangswiderstand Gehäuse – Kühlfläche. Rth = Wärmewiderstand der Kühlfläche – Umgebung. RthJC=Wärmewiderstand Sperrschicht – Gehäuse. (vom Herstellerdatenblatt) Kühlfläche. RthCK=Wärmeübergangswiderstand In diesem Wert sind auch Gehäuse die für die– Montage benützten Isolierungen zu berücksichtigen. In diesem Wert sind auch für die Montage benützten Isolierungen zu berücksichtigen. Die Verwendung von die Wärmeleitpaste reduziert diesen Übergangswiderstand erheblich. Die Verwendung von Wärmeleitpaste reduziert diesen Übergangswiderstand erheblich. RthK =Wärmewiderstand dervom Kühlfläche – Umgebung.angegeben und setzt sich aus den Material- und den Dieser Wert wird Kühlkörperhersteller Dieser Wert wird vom Kühlkörperhersteller und setzt sich aus den und den WärmeWärmeabgabewiderstand zusammen.angegeben Um eine bessere Auswertung zu Materialermöglichen, ist bei den abgabewiderstand zusammen. Um eine bessere Auswertung zu ermöglichen, ist bei den Diagrammen Diagrammen im Katalog die Temperaturerhöhung ∆ ϑ als Funktion der Verlustleistung P für verschieim Katalog die Temperaturerhöhung als Funktion der Verlustleistung P für verschiedene bzw. dene Größen bzw. Längen der ∆ϑ Kühlkörper angegeben. Bei üblicherweise bekannterGrößen Verlustleistung Längen der Kühlkörper angegeben. Bei üblicherweise bekannter Verlustleistung P kann die zu erwartende P kann die zu erwartende Temperaturerhöhung ∆ ϑ direkt abgelesen werden. Der WärmewiderTemperaturerhöhung ∆ϑ direkt abgelesen werden. Der Wärmewiderstand Rthk ergibt sich aus den beiden stand Rthk ergibt sich aus den beiden Werten ∆ ϑ und P. P. Werten ∆ϑ und Der erforderliche Wärmewiderstand des Kühlers kann wie folgt errechnet werden: Der erforderliche Wärmewiderstand des Kühlers kann wie folgt errechnet werden: Rth ϑ i – ϑ amb – RthCK – RthJCϑ ϑ= i Max. Sperrschichttemperatur = Max. Sperrschichttemperatur P i ϑ amb = Umgebungstemperatur ϑi - ϑamb ϑamb= Umgebungstemperatur - RthCK - RthJC Rth= P = Verlustleistung = P P = Verlustleistung Die Katalogangaben beziehen sich auf eloxierte Oberflächen und senkrecht verlaufende Kühlflächen sowie KonvektionsDieFür Katalogangaben beziehen sichOberflächen auf eloxiertedes Oberflächen undmüssen senkrecht kühlung. blanke bzw. unbehandelte Kühlkörpers ca. verlaufende 15 % und fürKühlflächen horizontalesowie LageKonvektions der KühlFür blanke werden. bzw. unbehandelte Oberflächen des müssensenkrechten ca. 15% undKühlflächen für horizontale der Die Katalogdiagramme sindKühlkörpers bei freistehenden und Lage mit etwa flächenkühlung. 20 % abgezogen Kühl fl ächen 20-70% abgezogen werden. Die Katalogdiagramme sind bei freistehenden senkrechten Kühlflächen mit gleichmäßig verteilten Wärmequellen aufgenommen. Es empfiehlt sich am fertigen Geräteaufbau genaue Messungenund vorzuetwa genaue Messungen Wärmequellen Es empfiehlt sich nehmen. Als gleichmäßig Material für verteilten die Kühlprofile wird die aufgenommen. gut wärmeleitende Legierung AIam Mgfertigen Si 0,5 Geräteaufbau F22 verwendet. vorzunehmen. Als Material für die Kühlprofile wird die gut wärmeleitende Legierung AI Mg Si 0,5 F22 verwendet. Für forcierte Kühlung mit Lüfter lassen sich an Hand der nachfolgenden Kurve abhängig von Luftgeschwindigkeit ω entspreforcierte Kühlung mit Lüfter lassen sich an Hand der nachfolgenden Kurve abhängig von Luftgeschwindigkeit ω chendeFür Korrekturwerte F ablesen. Für forcierte Kühlung ist dieistOberflächenbeschaffenheit ohneBedeutung. Bedeutung. Gegensatz zur KonvekFür forcierte Kühlung die Oberflächenbeschaffenheitdes desKühlers Kühlers praktisch praktisch ohne ImIm Gegensatz zur Konvektionstionskühlung, bei der ein bestimmter Rippenabstand nicht unterschritten werden sollte, muß für forcierte Kühlung kühlung, bei der ein bestimmter Rippenabstand nicht unterschritten werden sollte, muss für forcierte Kühlung eine eine mögmöglichst lichst große Fläche mit entsprechend vielen Rippen vorgesehen werden. große Fläche mit entsprechend vielen Rippen vorgesehen werden. Da dieser Katalog nur dienur serienmäßig gefertigten Standard-Kühlelemente enthält, möchten wir Sie uns uns bei bei SonderDa dieser Katalog die serienmäßig gefertigten Standard-Kühlelemente enthält, möchten wir bitten, Sie bitten, Sonder anfertigungen Ihre Problemstellung zu schildern. Ein eingespieltes TeamTeam von Entwicklern und und Fertigungstechnikern ist bemüht, anfertigungen Ihre Problemstellung zu schildern. Ein eingespieltes von Entwicklern Fertigungstechnikern ist für jeden Kunden eine kurzfristig maßgeschneiderte Lösung zu erarbeiten. bemüht, fürkurzfristig jeden Kunden eine maßgeschneiderte Lösung zu erarbeiten. Achtung: Zeichnungen im Katalog nicht immer maßstabsgerecht. Achtung: Zeichnungen im Katalog nicht immer maßstabsgerecht. Änderungen vorbehalten. Änderungen vorbehalten. 20 Bogen Seite:Vorderseite Der tatsächliche Wert für RthFfür ergibt sich zusich RthFzu≅ RFthFx ≅RthK Der tatsächliche Wert RthF ergibt F × RthK Job:140352_Aus04_Katalog_2014(11477) entsprechende Korrekturwerte F ablesen. 2008_01-Vorspann_Vorspann 25.01.13 11:30 Seite 10 Über uns About us Über uns • About us Technische Erläuterungen Technical descriptions In Halbleiterelementen entsteht, abhängig vom Arbeitspunkt, eine Verlustleistung, welche in Wärme umgesetzt wird. Die TemPower dissipation, which is converted into heat energy, occurs in semiconductor elements depending on the operating peratur darf dabei eine vom verwendeten Halbleiter bestimmten Wert nicht übersteigen. Die relativ kleine Oberfläche der conditions. Here the temperature must not exceed a value determined by the semiconductor used. The relatively small surface Halbleitergehäuse kann nur eine beschränkte Wärmemenge abführen, so daß eine Vergrößerung der abgebenden Fläche of the semiconductor housing only allows for limited heat dissipation, so that it is necessary to enlarge the dissipating durch geeignete Kühlkörper wird. DerThe in der gebräuchlichere Begriff „Wärmewiderstand“ ergibt surface with the help ofnotwendig suitable heat sinks. moreElektrotechnik commonly used term ‘thermal resistance’ in electrical engineering sich analog dem Ohmschen Gesetz aus Wärmestrom (Verlustleistung) und Temperaturerhöhung (= Spannung). is analogous to Ohm’s law and is defined by heat flow (= dissipation loss) and increase in temperature (= voltage). Rth = ∆ϑ P [K] [W] Rth = ∆ P ϑ K W Der gesamte Wärmewiderstand setzt sich aus einer Reihenschaltung der einzelnen Teilwiderstände zusammen. Overall thermal resistance is composed of a series connection in the individual partial resistances. Rth ges. = RthJC + RthCK + RthK Rth = RthJC + RthCK + RthK Es gilt: RthJC = RthCK = Wärmewiderstand Sperrschicht – Gehäuse (vom Herstellerdatenblatt) RthJC=thermal resistance barrier layer – housing. (from the manufacturer`s data sheet) Wärmeübergangswiderstand Gehäuse – Kühlfläche. contactWert resistance housing surface.benützten Isolierungen zu berücksichtigen. RthCK=thermal In diesem sind auch die –fürcooling die Montage For this insulations during assembly must also be Übergangswiderstand considered. Dievalue, Verwendung vonused Wärmeleitpaste reduziert diesen erheblich. resistance of theder cooling surface––Umgebung. environment. Wärmewiderstand Kühlfläche Rth RthK==thermal This Dieser value isWert specified heat sink manufacturer and is made of sich material and Materialheat dissipation wird by vomtheKühlkörperhersteller angegeben und up setzt aus den und den resistance. In order to evaluate this better, the increase in temperature ∆ϑ is given as a function of the Wärmeabgabewiderstand zusammen. Um eine bessere Auswertung zu ermöglichen, ist bei den t ion loss P for various heat sink lengths and sizes in the catalogue diagrams. In the case of dissipa Diagrammen im Katalog die Temperaturerhöhung ∆ ϑ als Funktion der Verlustleistung P für commonly verschieknown P dissipation loss Längen the expected temperature increase ∆ϑBei to üblicherweise be expected can be read Verlustleistung off directly. dene Größen bzw. der Kühlkörper angegeben. bekannter Thermal resistance Rthk results from the two values ∆ϑ P. P kann die zu erwartende Temperaturerhöhung ∆ ϑ direkt abgelesen werden. Der Wärmewiderstand Rthk ergibt sich aus den beiden Werten ∆ ϑ und P. Der erforderliche Wärmewiderstand des Kühlers kann wie folgt errechnet werden: The thermal resistance required for the cooling device can be calculated as follows: Rth ϑ i – ϑ amb – RthCK – RthJCϑ ϑ= i max. barrier = Max. Sperrschichttemperatur layer temp. P i ϑ amb = Umgebungstemperatur ϑi - ϑamb ϑambP= ambient= temperaturer - RthCK - RthJC Rth= Verlustleistung = P P = power dissipation Die Katalogangaben beziehen sich auf eloxierte Oberflächen und senkrecht verlaufende Kühlflächen sowie KonvektionsSpecifications in theunbehandelte catalogue refer to anodizeddes surfaces and vertical cooling as convection cooling. kühlung. Für blanke bzw. Oberflächen Kühlkörpers müssen ca. 15surfaces % und as für well horizontale Lage der Kühl15% must be subtracted for the blank or untreated surfaces of the cooling device Kühlflächen and 20-70%und for mit the etwa horizontal werden. Die Katalogdiagramme sind bei freistehenden senkrechten flächenApprox. 20 % abgezogen position of the cooling surfaces. aufgenommen. The diagrams inEstheempfiehlt catalogue have recorded with free-standing vertical cooling gleichmäßig verteilten Wärmequellen sich ambeen fertigen Geräteaufbau genaue Messungen vorzusurface and withfürmostly uniformly distributed heat sources. We recommend measurements nehmen. Als Material die Kühlprofile wird die gut wärmeleitende Legierung AItaking Mg Siprecise 0,5 F22 verwendet.on the completely finished housings. The alloy AI Mg Si 0.5 F22 with good thermal conductivity is used as a material for the cooling profiles. Für forcierte Kühlung mit Lüfter lassen sich an Hand der nachfolgenden Kurve abhängig von Luftgeschwindigkeit ω entspreforced cooling using fans the corresponding correction values F can be taken from the following curve depending on chendeFor Korrekturwerte F ablesen. Für forcierte Kühlung ist die of Oberflächenbeschaffenheit des significance Kühlers praktisch ohnecooling. Bedeutung. Imconvection Gegensatzcooling zur Konvek - a The surface property the heat sink is of no practical for forced Unlike where tionskühlung, bei der ein bestimmter Rippenabstand nicht unterschritten werden sollte, muß für forcierte Kühlung eine mögcertain space between the fins must be respected, forced cooling demands as large a surface as possible with a lichst große Flächeingmitnumber entsprechend of fins. vielen Rippen vorgesehen werden. correspond Da dieser Katalog nur die serienmäßig gefertigten enthält, Sie bitten, uns bei Sonder As this catalogue only contains standard heatStandard-Kühlelemente sinks, we request to please statemöchten your ownwir specific requirements with regard anfertigungen Ihre Problemstellung zu schildern. eingespieltes Team von Entwicklern undthen Fertigungstechnikern ist bemüht, to special designs. An experienced team of Ein construction and production engineers will work out a tailor-made solution für jeden kurzfristig eine notice. maßgeschneiderte Lösung zu erarbeiten. forKunden each customer at short N.B. The drawings in the catalogue are not always true to scale. Subject to change without notice. nicht immer maßstabsgerecht. Achtung: Zeichnungen im Katalog Änderungen vorbehalten. 21 Bogen Seite:Vorderseite Der tatsächliche RthF≅ F≅ xF RxthKRthK The actualWert valuefür forRRthFthFergibt resultssich fromzuRthF Job:140352_Aus04_Katalog_2014(11477) air velocity ω.
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