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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transistor Wärmeberechnung


Autor: M. M. (etstudent87)
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Hallo,

Ich berechne Aufgabe, von der Aufgabe und komme nicht dahinter, wie ich 
die Wärmewiderstände zusammen zu schalten habe.

Meine Annahme:

Da die Wärmeabfuhr an die Umgebung ausschließlich über den Kühlkörper 
geschieht, sind alle Wärmewiderstände in Reihe. Das haut aber nicht hin 
:(

Desweiteren kann ich mit der Angabe: TU = 30°C bei PV = 30W nicht so 
viel anfangen.

Kann ich daraus einen Wärmewiderstand bestimmen, der für die gesamte 
Schaltung gilt?

Also Rth = TU / PV = 1°C / w ?

Autor: ArnoR (Gast)
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M. M. schrieb:
> Ich berechne Aufgabe, von der Aufgabe und komme nicht dahinter

Wer kann das schon ;-)

M. M. schrieb:
> Desweiteren kann ich mit der Angabe: TU = 30°C bei PV = 30W nicht so
> viel anfangen.

Das Eine hat mit dem Andern nichts zu tun.

a)dT=100K, Rth=42K/W -> P=2,38W

Die anderen Sachen auszurechnen hab ich jetzt keine Lust

Autor: ArnoR (Gast)
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Äh, meinte natürlich Rth=41,5K/W und P=2,4W

Autor: HildeK (Gast)
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M. M. schrieb:
> Da die Wärmeabfuhr an die Umgebung ausschließlich über den Kühlkörper
> geschieht, sind alle Wärmewiderstände in Reihe. Das haut aber nicht hin
> :(

Alle? Je nach Teilaufgabe ja und nein!

> Desweiteren kann ich mit der Angabe: TU = 30°C bei PV = 30W nicht so
> viel anfangen.

Die Luft hat 30°C, der Transistor heizt mit 30W. Sein Gehäuse wird dann 
90°C warm. Es sind jetzt zwei Wärmewiderstände in Reihe, der vom Gehäuse 
zum Kühlkörper und der vom Kühlkörper zur Luft. Und letzteren sollst du 
ausrechnen.
Dann noch die Sperrschichttemperatur: das Gehäuse ist 90° warm, er heizt 
mit 30W und der Wärmewiderstand Gehäuse-Junction ist gegeben.
Kann man im Kopf rechnen :-)

> Kann ich daraus einen Wärmewiderstand bestimmen, der für die gesamte
> Schaltung gilt?
Ja natürlich. Wenn du RthKU oben bestimmt hast, dann gilt dein Satz:
> ... sind alle Wärmewiderstände in Reihe.

Autor: M. M. (etstudent87)
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ArnoR schrieb:
> M. M. schrieb:
>> Ich berechne Aufgabe, von der Aufgabe und komme nicht dahinter
>
> Wer kann das schon ;-)
>
> M. M. schrieb:
>> Desweiteren kann ich mit der Angabe: TU = 30°C bei PV = 30W nicht so
>> viel anfangen.
>
> Das Eine hat mit dem Andern nichts zu tun.
>
> a)dT=100K, Rth=42K/W -> P=2,38W
>
> Die anderen Sachen auszurechnen hab ich jetzt keine Lust


OH VERDAMMT! ich meine natürlich, ich bearbeite aufgabe b!

a) hab ich hinbekommen, nur b ist für meine harte nuss.

wie würdest du die widerstände verschalten?

Autor: ArnoR (Gast)
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P=30W, dT=60K -> Rthges=2K/W -> RthK=0,5K/W
Tj=(30W*1,5K/W)+90°C=135°C

Autor: ETSTUDENT (Gast)
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Hallo Arno,

wie hast du denn RTHK berechnet? also die 1,5K/W ?

Autor: ETSTUDENT (Gast)
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Hallo arno,

wie hast du denn rthk = 1,5ohm berechnet?

Autor: Joachim K. (minifloat)
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Wenn du Englisch mit leicht australischem Akzent verstehst, dann schau 
dir das hier mal an:
http://www.eevblog.com/2010/08/15/eevblog-105-elec...

Ist genau das Ersatzschaltbild, was du benutzen musst. Der Rest ist 2-3x 
Ohmsches Gesetz anwenden :)
mfg mf

Autor: ETSTUDENT (Gast)
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Hallo,

Danke für das Video.
Leider ist es schon etwas arg spät und in 9 std schreibe ich die 
klausur. und ich kann alles, bis auf diese dämliche 
wärmewiderstandsberechnung.

ich verstehe grundsätzlich nicht:

Wann sind wärmewiderstände parallel? In einer Übungsaufgabe hatten wir 
den Wärmewiderstand des Kühlkörpers parallel zum Wärmewiderstand 
Gehäuse/Luft. Warum?

Und wann ist das nicht so?

Hier in Aufgabe b sind angeblich alle Widerstände in Reihe!

Also alle vier?

Im Aufgabentext steht, ich kann die direkte wärmeabgabe vom gehäuse an 
die luft vernachlässigen, das heisst weglassen? ignorieren?

Also mein ansatz:

Rthgesamt = Delta-Temperatur / Pv = 60K / 3W = 2K/W

nun, da aber schon R(Sperrschcht/Gehäuse) bereits 1,5K/W hat und 
R(Gehäuse/Kühlkörper) = 0,5K/W haben, habe ich insgesamt ja schon 2K/W.

Wo bleibt dann noch platz für den Wärmewiderstand von laut lösung 1,5K/W 
der kühlfläche?

Autor: Nonsense (Gast)
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Hallo,

ich bin mal so frei:

T_G = 90°C
R_thJG = 1,5°C/W

=> T_J = T_G * R_thJG = 135°C

30W * (R_thJG + R_thGK + R_thKU) = T_J - T_U
30W * (2°C/W + R_thKU) = 135°C - 30°C
30W * (2°C/W + R_thKU) = 105°C
2°C/W + R_thKU = 3,5°C/W
=> R_thKU = 1,5°C/W

Autor: Nonsense (Gast)
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ETSTUDENT schrieb:
> Wann sind wärmewiderstände parallel? In einer Übungsaufgabe hatten wir
> den Wärmewiderstand des Kühlkörpers parallel zum Wärmewiderstand
> Gehäuse/Luft. Warum?

Möglich, dass ihr in dem Fall etwas berechnet habt, bei dem z.B. ein 
Gehäuse Kontakt zur Luft UND zum Kühlkörper hatte?

> Im Aufgabentext steht, ich kann die direkte wärmeabgabe vom gehäuse an
> die luft vernachlässigen, das heisst weglassen? ignorieren?

Korrekt. Eigentlich gibt ein Transistor ja auch eine gewisse Wärme 
direkt über den Teil seines Gehäuses ab, an dem kein Kühlkörper anliegt. 
Der Hinweis in der Aufgabe dient dazu, das Ganze zu vereinfachen, denn 
ansonsten müsstet du anfangen mit parallelen Widerständen zu rechnen.

Autor: ETSTUDENT (Gast)
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Hallo Nonsense,

vielen Dank erstmal :)

=> T_J = T_G * R_thJG = 135°C


Wie hast du das berechnet?

Du multiplozierst Temperatur und Widerstand? Das ergibt aber keine 
Temperatur!

Ansonsten versteh ich deinen Rechenweg. Nur wie bekommt man die 
Temperatur an der Junction raus?

Autor: Joachim K. (minifloat)
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Masse-Stromquelle(30W)-RthJG-*-RthGK-RthKU-Spannungsquelle(30°C)-Masse
         -------->                           +               -
Habs dir mal hingezeichnet :)
Stromquelle mit Pfeil versehen, Spannungsquelle mit + und -.

RthKU ist die einzige Größe, die gesucht ist. Also du hast den 
Wärmestrom gegeben, zusätzlich misst man an der mit * bezeichneten 
Stelle gegen Masse eine Spannung von 90°C. Man könnte also ohne Probleme 
folgendes machen:
Masse-Spannungsquelle(90°C)-RthGK-RthKU-Spannungsquelle(30°C)-Masse
        -           +                     +               -

Die Reihenschaltung von RthGK und RthKU wird also mit der Spannung 60°C 
gespeist. zusätzlich hast du den Strom von 30W gegeben.
30W * 0,5°C/W = 15°C. An RthGK fallen also 15°C ab, folglich an RthKU 
die restlichen 45°C, der Strom beträgt dank Stromquelle 30W.

RthKU = 45°C / 30W = 1,5 °C/W
mfg mf

Autor: M. M. (etstudent87)
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Ai!

Ok, nun hab ichs kapiert. :)


Vielen Dank euch allen für eure große Mühe :)

Autor: Nonsense (Gast)
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Hallo,

sorry war schon spät, mein Ansatz für RthKU war falsch und hat nur 
zufällig geklappt :D

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