moin Leut's, hab mal eine allgemeine Frage. könnt Ihr mir bitte erklären, wie man den Wärmewiderstand von einem Kühlkörper ermittelt ?? Hintergrund: ich benötige für einen X-beliebigen Halbleiter einen Kühlkörper mit einer bestimmten Wärmeableitung pro Watt. zb. 0,1K/W nun gibt es zb. jede Menge CPU Kühlkörper, die zu recht günstigen Preisen zb. auf E-Bay angeboten werden. bzw. man kann von diesen KK jede menge aus dem Computer oder Elektronik-Schrot recyceln. Da wird aber nur angegeben für welchen Prozessoren die Dinger geeignet sind, bzw. man weiß auf welchem Prozessor die Dinger montier waren, aber nicht die Wärmeleistung. Bei Pollin u. E-Bay werden auch passive KK angeboten, da werden aber auch nur max. die Abmessungen bekannt gegeben, aber nicht die Wärmeleistung. Ich habe auch schon Geräte gesehen, wo die Halbleiter auf einen massiven Alu oder Kupferblock montiert waren. aber das Muss sich doch berechnen oder ermitteln lassen. meine Frage ist nun WIE die ganze Zeit bin ich nach dem Verfahren vorgegeangen ( lieber ein bissel größer als zu klein ) also Pi mal Daumen. Hat auch bis jetzt immer gepasst. aber jetzt werden die abzuführenden Leistungen größer. lg Peter
1) Der übliche Weg ist, im Datenblatt nachzuschlagen. Im Fischer Katalog findet man jede Menge KK mit Wärmewiderstand, dabei kann man in etwa einen unbekannten vorhandenen strangextrudierten KK abschätzen. Schwarz eloxiert oder blank spielt auch eine Rolle. 2) Messen. Z.B. 10W per Halbleiter verbraten, und Temperaturdifferenz messen. Btw. ein KK von 0,1K/W dürfte ein ordentlicher Trümmer sein. 3) Rechnen. Mittels Thermodynamik und Numerischer Mathematik sicherlich nicht unlösbar, dürfte aber die sportlichste Variante sein.
Das ist alles Andere als Trivial. Ein passiver Kuehlkoerper muss vertikal montiert sein, mit unten-und obendran einem Fuss frei. So kann man dann die Leistung im Gleichgewicht bestimmen. Zwanngsbelueftete haben andere Daten.
1315 wrote: > Das ist alles Andere als Trivial. Ein passiver Kuehlkoerper muss > vertikal montiert sein, mit unten-und obendran einem Fuss frei. So kann > man dann die Leistung im Gleichgewicht bestimmen. Zwanngsbelueftete > haben andere Daten. da hast du absolut recht. ich sehe das genau so. Es mus einen weg geben, wie man das ermitteln kann. ( ev. auch ohne das man eine gigantisch Leistung zum Testen verkräht ) ich kann mir zb. auch vorstellen zwei Handel übliches Kühlprofile gegeneinander zu montieren und dann mit einem Lüfter durchzupusten. Ich glaube aber nicht, das sich so eine Konstruktion Linear zu irgend was verhält. >Rechnen. Mittels Thermodynamik und Numerischer Mathematik sicherlich >nicht unlösbar, dürfte aber die sportlichste Variante sein. da bin ich als Hauptschüler der mittlerweile fast 50 Jahre auf dem Buckel hat viel zu doof zu. es muss eine recht einfache Möglichkeit geben. An deinen Ansatz: >2) Messen. Z.B. 10W per Halbleiter verbraten, und Temperaturdifferenz >messen. hab ich auch schon gedacht. lg Peter
Wers unbedingt rechnen will, nimmt:
Wobei Ts die Oberflächentemperatur des Kühlkörpers ist, Ta die der Umgebung, A die Oberfläche des Kühlkörpers (mit allen Rippen usw), und E ein Faktor für die Emissivität des Material, zB 0.9 für "schwarzes" Alu, und 0.05 für blankes Alu Das wars ;) [aus Mohan, Power Electronics]
Wie groß ist denn die Verlustleistung am Halbleiter ?
yyyy wrote:
> Wie groß ist denn die Verlustleistung am Halbleiter ?
da gibt es im moment noch keine.
bei dem einen Projekt, welches mir vorschwebt kommen da zwischen
10 bis 500 Watt zustande.
alles was noch größer wird, wird eh mit Wasser gekühlt.
jetzt bekomm keinen Schreck. das ist ne Elektronische Last. :-))
( ich weiß, da ist ein CPU KK bissel klein für ;-) )
mir ging es hauptsächlich um besagte CPU KK weil die Dinger teilweise
spott billig zu haben sind. Nur weiß ich halt nicht, wieviel die
abkönnen.
und nach dem Prinzip try and error zu verfahern hab ich keine lust.
lg
Peter
nur mal so als ganz einfaches Bespiel ohne zu Rechnen. ich habe ein Netzteil, welches mir aus einer Trafowicklung 15V 500mA und 5V 1,5A bringen soll. Aufbau. zb. Trafo 16V/2A AC, Gleichrichter, Siebelko, 7815 u. LM317 wenn ich nun die zwei Spannungsregler auf einen SK-88-75 der nun wirklich nicht zu klein ist, schraube braucht den nach drei Stunden keiner mehr mit den Fingern anfassen. ( das gibt Blasen ) schraub ich die zwei Regler auf einen aktiven KK von einem 486'er ist der noch nicht mal hand warm. lg Peter
Ich finde meine Berechnungsunterlagen im Augenblick nicht aber vielleicht helfen die Forumbeiträge: http://www.wer-weiss-was.de/theme59/article2733065.html#2733100 http://www.wer-weiss-was.de/theme59/article2733065.html#2733100 http://www.wer-weiss-was.de/theme59/article2733065.html#2733100
@ Peter S* (sandmannnn) >mir ging es hauptsächlich um besagte CPU KK weil die Dinger teilweise >spott billig zu haben sind. Nur weiß ich halt nicht, wieviel die >abkönnen. Pi Mal Daumen 0,5K/W. Das ist die Spezifikation, die AMD und Intel mal vor Jahren für die CPUs rausgegeben haben. Wie der aktuelle Stand ist weiss ich nicht. Allerdings gehe ich davon aus, dass die thermische Verlustleistung der CPUas heute ähnlich ist, durch bessere Prozesse schaffen die CPUs mehr Takt bei gleicher oder weniger Verlustleistung. >und nach dem Prinzip try and error zu verfahern hab ich keine lust. Da wirst du nicht drum herum kommen. Der ofizielle Weg ist, ein IC-Gehäuse vom selben Typ zu nehmen, welches später verbaut werden soll (TO220, TO3). Dort drin muss sich ein Heizelement (Widerstand, Diode, whatever) und ein Temperaturfühler befinden. Diese müssen konstruktiv genauso angebunden sein wie der IC/Transistor. Nun wird der IC am Kühlkörper montiert. Das Heielement wird mit einer konstanten elektrischen Leistung beaufschlagt (Strom und Spannung können gemessen werden) die zu 100% in Wärme umgesetzt wird und die Temperatur im Inneren des ICs gemessen. Damit hat man den Gesamtwärmewiderstand von der Sperrschicht (Junction) zur Umgebung (Am_bient, SPAM-Filter mag das Wort nicht). Du siehst der Knackpunkt ist ein Bauteil zu finden, welches im gleichen Gehäuse ein Heizelement und Temperatursensor hat. MFG Falk
0,9 zu 0,05 heißt, ein schwarz eloxierter Kühlkörper kühlt doppelt so gut? Ich hätte nicht gedacht, das das soviel ausmacht. (Wobei die Farbe im Infraroten wichtig ist, nicht das sichtbare Schwarz)
Aha Falk hat auch mal den Spamfilter getestet, am und bient ist mir auch schon passiert
@ Christoph Kessler (Firma db1uq) (christoph_kessler) >Aha Falk hat auch mal den Spamfilter getestet, am und bient ist mir auch >schon passiert Was ist an dem Wort SPAM? MFG Falk
0,9 zu 0,05 wäre 18 fach so gut. Hat mich auch gewundert. Naja, die genaue Formulierng war: "für blankes Alu kann der Faktor bis herunter zu 0,05 sein" Wenn es wirklich so übel ist, wundert mich ehrlich gesagt, dass Hersteller überhaupt blankes Alu benutzen. Vielleicht sieht es bei aktiver Kühlung anders aus ? (die Formel ist nur für passive Kühlung)
@ madler (Gast) >0,9 zu 0,05 wäre 18 fach so gut. >Hat mich auch gewundert. >Naja, die genaue Formulierng war: "für blankes Alu kann der Faktor bis >herunter zu 0,05 sein" >Wenn es wirklich so übel ist, wundert mich ehrlich gesagt, dass >Hersteller überhaupt blankes Alu benutzen. Vielleicht sieht es bei Das ist doch nur der Anteil der Wärmeabgabe durch STRAHLUNG. Bei den meisten Kühlkörpern ist dieser Anteil aber eher gering, das meiste wird über Wärmeleitung und Konvektion abgeführt. MfG Falk
Stimmt, hab ich auch gerade gemerkt. Siehe auch http://de.wikipedia.org/wiki/K%C3%BChlk%C3%B6rper#Passive_K.C3.BChlk.C3.B6rper
Wenn es theoretisch nicht zu ermitteln ist, dann vielleicht experimentell. Dafür brauchst Du ein geeignetes Thermometer. Eine Wärmequelle, z.B. einen Transistor im TO-220 Gehäuse, an den Kühlkörper montieren, mit Wärmeleitpaste. Den Transistor mit ordentlich Leistung P betreiben. Die Temperatur Tk an der Kühlkörper-Kontaktfläche messen und auch die Umgebungstemperatur Tu. Rth = (Tk - Tu) / P
Theoretisch ist es nicht zu ermitteln. Da gibt es nur empirische Faust-Formeln. Es kommt nicht nur auf die Größe und Form an, sondern auch auf die Lage/Ausrichtung und die Umgebung. Die Formel mit
ist offensichtlich die IR-Strahlung, das sieht man sofort an der charakteristischen 4. Potenz. Wenn man einen Lüfter einsetzt, steigt die Wärmeabfuhr dramatisch. Vielleicht ein 80W Lötkolben und so ein berührungsloser Temperaturmesser als Test. Bei << 1 K/W geht das aber nicht, da braucht man schon mehr Leistung. Wenn es nur darum geht Leistung zu testzwecken zu verbraten, eignen sich Glühlampen/Halogenleuchten.
Hallo, auch die komplizierteste Formel für den Wäremübergang ist hier nicht anwendbar - einfach weil ein KK keineswegs überall die gleiche Oberflächentemperatur hat, schon garnicht, wenn er stark in einzelne Rippen zergliedert ist. Die sind z.B. an der Spitze deutlich kühler als an der Basis. Da hilft nur messen. Die Angaben im Katalog beruhen auch auf Messungen. Gruss Reinhard PS dazu kommen noch so nette Effekte wie die Tatsache, dass sich benachbarte Rippen gegenseitig anstrahlen...
Die Formel mit T-hoch-4 bezieht sich nur auf die Wärmestrahlung, ebenfalls der Faktor 0,9 bis 0,05 für die Art der Oberfläche. Bei Temperaturdifferenzen Kühlkörper -Umgebung unter 40 Grad spielt die Strahlung sowieso praktisch keine Rolle. Da wird die Wärme per Konvektion abgeführt. Ein Pi mal Daumen-Zuschlag von 10% bis 30% für die Schwärzung gegenüber dem ungeschwärzten Kühlkörper für den Strahlungsbeitrag ist manchmal in Beschreibungen für Kühlsterne usw. findbar, der dürfte aber erst ab so 50 Grad Übertemperatur zutreffen. Der Wärmewiderstand ist praktisch nicht genau berechenbar, denn er hängt von Strömungswegen der erwärmten Luft, Verschmutzungsgrad durch Staub und vielen anderen Einflüssen ab. Beim Anblasen mit Lüfter wirds ganz unübersichtlich, denn da hängt die Kühlwirkung z.B. von der Turbulenz der Kühlluftströmung ab. Es handelt sich also praktisch immer nur um einen gemessenen Wert, der bei Meterware mit einfachen Formeln extrapoliert wird.
Hi @Moritz G. (mbydq2) Hast du jetzt eine göttliche Eingebung gehabt, um einen 4 Jahre alten Thread endlich zu einem glücklichen Ende zu führen? MfG Spess
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