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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wärmewiderstand zwischen TO220 und Aufsteckkühlkörper


Autor: Igor Metwet (bastel-wastel)
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Guten Abend,
wie im Betreff schon geschrieben bräuchte ich den Wärmewiderstand 
zwischen einem TO220 Gehäuse und einem Aufsteckkühlkörper (also keine 
Verschraubung). Zwischen Kühlkörper und TO220 wird kein Wärmeleitpad 
verwendet.

Es handelt sich um diesen Kühlkörper:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=2;GROUP=C81;G...
25K/W.  Ist der Übergangswiderstand da schon mit drin?
Datenblatt gibts bei Reichelt nicht.

Gibts da Pauschalwerte?
z.B. Druck mit Klammern / Verschraubung ...
     Wärmeleitpad / Wärmeleitpaste...

Normalerweise würd ich pauschal ne Sicherheit draufschlagen und mir 
keine Gedanken um diesen zusätzlichen Wärmewidertand machen. Mein 
Betreuer will aber keine Abschätung meinerseits sondern ne Rechnung...

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Im Vergleich zu Kühlkörper -> Umgebung ist TO220 -> Kühlkörper 
vernachlässigbar.
Rein vom Gefühl her: Irgenwas im unteren einstelligen Bereich.

Autor: Arno H. (arno_h)
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http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN1040-D.PDF
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN8036-D.PDF
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN1083-D.PDF

Andere Hersteller haben auch schöne Transistoren und die passenden 
Märchen dazu.
Magisches Suchwort "Thermal Management" in den AppNotes.

Arno

Autor: gast ( ) (Gast)
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Kuehlkoerper haben eine implizite Art der Montage, wie es auch in deren 
Werten zum Ausdruck kommt. Hin und wieder kann man das dann nicht 
erfuellen und bekommt viel schlechtere Werte. Die wesentliche Groesse 
eines Kuehlkoerpers ist der Waermeuebergang zu ruhender Luft. Impliziert 
wird eine konvektionsoptimale Aufstellung. Grosse Einzelkuehkoerper sind 
zB mit dem Lamellen senkrecht, unten und oben einen Fuss frei zu 
betrachten. Aufsteckkuehlkoerper sind senkrecht auf einer Leiterplatte. 
Wenn auf der einen Seite nun ein Elko sitzt, ist die Anstroemung 
behindert und der effektive Wert schlechter als angenommen.

Autor: Igor Metwet (bastel-wastel)
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Danke für die Links - sind wirklich interessant.

Dass der angegebene thermische Widerstand nur unter Idealbedingungen 
erreicht wird, ist schon klar. Da wird schon eine Sicherheit 
draufgerechnet.
Mir ging es nur um den Wärmewiderstand zwischen Gehäuse und Kühlkörper.
Laut den pdfs oben beträgt dieser bei Metal-Metall ca. 1,2 K/W. Dies 
hängt natürlich nochmals von der Ebenheit vom gestanzten 
Aufsteckkühlkörper ab.

Für meine Rechnungen werde ich jetzt mal pauschal 2 K/W zwischen TO220 
und Kühlkörper annehmen und auf den Wärmewiderstand des Kühlkörper wegen 
nicht idealer Lage 50% draufrechnen.


Nochwas: Die meisten Transistoren/Spannungsregler können ja bis zu 150°C 
ab. Dies scheint mir für den Dauerbetrieb jedoch sehr hoch. In welchen 
Bereichen sollte man sich hier bewegen?

Autor: die ??? (Gast)
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150°C Sperrschichttemperatur. Davon wird das Teil sicher nicht besser, 
aber wenn der Hersteller es erlaubt dann kann man das durchaus machen. 
Die meisten setzen eher 120°C an, die nutze ich i.d.R. für die 
Berechnungen, auch wenn 150°C erlaubt sind. Und mit Tolernzen (2K/W) 
braucht man es wirklich nicht zu übertreiben - 1K/W ist schon großzügig 
bei solch einem kleinen KK.

Autor: HildeK (Gast)
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Auch für Transistoren/Spannungsregler würde ich nicht ohne Not über 
100°C Sperrschichttemp gehen - sicher nicht über 125°. Berechne mal mit 
80°C und schaue, ob der dann notwendige Kühlkörper noch vertretbar 
'klein' ist.
Am heißen Kühlkörper kann man sich die Finger verbrennen, umgebende 
Bauteile (Elkos!) werden unnötig aufgeheizt und sind ev. stärker 
betroffen als der Halbleiter selber. Auch belastet das Warm- und 
Kaltwerden die Lötstellen. Die Alterung und Ausfallrate steigt mit der 
Temperatur.
Bei ICs muss die Sperrschichttemp meist deshalb niedriger sein, weil sie 
oberhalb nicht die im Datenblatt angegebenen Specs halten. Es gabe 
früher die 54er Serie der TTL für Military, die waren, glaub ich, mit 
125° angegeben. Eigentlich nur ausgesuchte Standard-BE, die bei der Temp 
noch ihre Durchlaufzeiten etc. halten.

Autor: Igor Metwet (bastel-wastel)
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Danke für eure Informationen.

Mein letztes Problem ist die Innentemperatur vom Gehäuse. Ich setzt ein 
120x112x85 Bopla-Gehäuse ein. Da lässt sich die Gehäuseinnentemperatur 
leider nicht so gut abschätzen. Das Ganze jetzt mit Wärmeübergänge von 
Luft auf Kunststoff und dann wieder Kunststoff -> Umgebung   berechnen 
wäre zwar möglich, aber wohl ziemlich übertrieben.
So genau brauch ich das Ganze ja nicht. Ich muss meinem Betreuer eben 
erklären, warum ich jetzt diesen Kühlkörper genommen hab.

Vielleicht sollte ich als Innentemp. vom Gehäuse 50°C annehmen. Dann 
käme ich bei der maximalen Stromaufnahme (die relativ hoch angesetzt 
ist) auf eine Sperrschichttemperatur von ca. 110°C.

Autor: HildeK (Gast)
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Vielleicht solltes Du drüber nachdenken, ob mit Löchern im Gehäuse eine 
Zirkulation nach außen durchführbar ist.
Kunststoff ist auch für Wärme ein guter Isolator, deshalb vermute ich, 
dass die Innentemperatur mit der Betriebsdauer auch weiter steigen wird. 
Und denk auch an einen heißen Sommer: 35° Raumtemperatur kommen da schon 
mal vor.

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