Hallo zusammen, ich bräuchte einen Kühlkörper mit einem Wärmewiderstand von ca.8 - 10 W/K Da ich mir diesen gerne sparen würde, möchte ich das TO220 Gehäuse direkt auf die Platine schrauben / löten. Leider hab ich für die Berechnung nirgends Infos gefunden, daher meine Fragen: - Gibt es eine Formel wie man die Fläche bei einer 35um Kupferplatine berechnet? - Ist die Wärmeabstrahlung mit oder ohne Lötstopp besser? - Ist es problematisch beide Seiten bei ausreichend Vias als Kühlkörper zu verwenden? Danke schonmal für eure Hilfe/Antworten LG Chris
@ Christian Wimmer (chrisilein) >- Gibt es eine Formel wie man die Fläche bei einer 35um Kupferplatine >berechnet? Muss man mal in diversen Datenblättern such, dort sind Kühlflächen real gemessen und tabelliert. >- Ist die Wärmeabstrahlung mit oder ohne Lötstopp besser? Mit. >- Ist es problematisch beide Seiten bei ausreichend Vias als Kühlkörper >zu verwenden? Nein. Aber du machst dir nur unnötig Probleme. Pack einen kleinen Kühlkörper dan und gut. Z.B. den hier http://www.fischerelektronik.de/index.php?id=114 FK 242 SA 220 H MfG Falk
>- Ist die Wärmeabstrahlung mit oder ohne Lötstopp besser? > Mit. Das verstehe ich jetzt nicht. Wenn die Kupferfläche mit Lötstoplack bedeckt ist, ist die Wärmeabstrahlung besser?
> ich bräuchte einen Kühlkörper mit einem Wärmewiderstand von ca.8 - 10 W/K
Was genau brauchst du jetzt? 8 - 10 W/K oder 8 - 10 K/W
ersteres wirst du wahrscheinlich nicht mit einer mit 35µm Kupfer
kaschierten Platine erreichen.
Gruß
Christian
@ Gast (Gast) >Das verstehe ich jetzt nicht. >Wenn die Kupferfläche mit Lötstoplack bedeckt ist, ist die >Wärmeabstrahlung besser? Ja, weil Metalle einen sehr niedrigen Emsissionskoeffizienten haben, Dunkle Farben dagegen einen sehr hohen. Deshalb sind Kühkörper meist auch schwarz, die aus Alu halt eloxiert. MFG Falk
> Deshalb sind Kühkörper meist auch schwarz, die aus Alu halt eloxiert. Ok, das dunkle Farben einen besseren Emissionswert haben war mir klar, aber die Farbschicht sollte dabei dann aber auch so dünn wie möglich sein, siehe auch dein Link: > provided it is applied as thinly as possible. Ob da die Dicke des Lötstoplackes nicht eher kontraproduktiv ist? Ich würde die Kupferfläche eher mit einem schwarzen Edding bestreichen.
@ Gast (Gast) >> provided it is applied as thinly as possible. Sicher. >Ob da die Dicke des Lötstoplackes nicht eher kontraproduktiv ist? Glaub ich nicht, man kann ja praktisch durchsehen. >Ich würde die Kupferfläche eher mit einem schwarzen Edding bestreichen. Das ist mal erst recht Bastlermurks. Ausserdem sollte man die Abstrahlung nicht überschätzen. Das Meiste geht über Konvektion weg. MfG Falk
> das dunkle Farben einen besseren Emissionswert haben
nicht unbedingt.... weisse Heizkörperfarbe...
Heizkörper sind normalerweisse mit einer speziellen farbe bestrichen, die im IR-Bereich "schwarz" ist...
MeinerEiner schrieb: >> das dunkle Farben einen besseren Emissionswert haben > > nicht unbedingt.... weisse Heizkörperfarbe... du würdest dir wohl nen schwarzen Heizkörper in die Bude hängen? ;-)
Seit wann heizt denn ein Heizkörper über Wärmestrahlung??? Also bei mir, und alle Heizkörper die ich so im Haushalt kenne, heizen primär über Konvektion und dafür ist die Farbe ziemlich wurscht.
PS: Dass Heizkörperfarbe auf "Abstrahlung" optimiert ist halte ich auch für eine Geschichte aus dem Reich der Legenden, die Farbe ist nur wärmebeständig und weiß weil das meist auch die Wandfarbe ist. Dunkle Farben würden Räume kleiner erscheinen lassen, helle Farben lassen sie größer erscheinen.
http://energieberatung.ibs-hlk.de/grundl_wasys.htm Strahlungsanteil bei Radiatoren bis 40%, bei Wandheizungen sogar 90% Gegen nen schwarzen Heizkörper hätt ich auch nix; würd zum schwarzen Teppich passen.
LOL, ne Fußbodenheizung hat 95% Wärmestrahlung...nein, die funktioniert ja überhaupt nicht über Konvetion...ja ne, is klar.
@ MeinerEiner (Gast) >http://energieberatung.ibs-hlk.de/grundl_wasys.htm >Strahlungsanteil bei Radiatoren bis 40%, bei Wandheizungen sogar 90% Ziemlicher Blödsinn. Dann müsste die Wand oder der Fussboden glühen. Wärmestrahlung bedingt HOHE Temperaturdifferenzen! Herr Boltzmann lässt grüssen! http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmestrahlung >Gegen nen schwarzen Heizkörper hätt ich auch nix; würd zum schwarzen >Teppich passen. DeMo Fan oder Gufti? ;-) MfG Falk
Bei einigen Spannungsreglern steht die Berechnung genau beschrieben so z.B. bei Micrel "MIC39100/39101/39102".
Hallo, ohne das nachzurechnen (was extrem schwierig ist, meistens wird gemessen), behaupte ich mal ganz ketzerisch: 1. Es hat wenig Sinn, die Fläche viel grösser zu machen als die TO220-Fläche. Das Kupfer ist zu dünn, um wesentliche Energiemengen nach aussen zu transportieren, es sei denn, mann lässt sehr teure Platinen mit Dickkupfer oder Alu fertigen. 2. Daher geben Datenblätter entsprechende Empfehlungen meistens nur bis zu einer Fläche von 1 square inch (25 x 25 mm), eine Vergrösserung bringt nichts mehr. 3. Unter den Umständen ist ein stehender TO220 wegen der Konvektion besser als jeder liegende ohne KK. 4. Ob nun 8W/K oder 8K/W, das wird beides nichts. Klein-KK, die nicht viel grösser sind als TO220, liegen nach meiner Erinnerung um die 15 K/W (um die Uhrzeit habe ich keine Lust mehr Datenblätter zu wälzen). Gruss Reinhard
>Es hat wenig Sinn, die Fläche viel grösser zu machen als die >TO220-Fläche. doch >- Ist es problematisch beide Seiten bei ausreichend Vias als Kühlkörper >zu verwenden? Nein, mach das auf jeden Fall siehe: TI : SLMA002d.pdf, Vishay: AN821 Zetex: Thermal Resistance v PCB Area Comparison Letztendlich sind die Angaben in den Diagrammen aber etwas zu optimistisch.
Bei 1 Quadratzoll beidseitigen kupfer kann man bis 1Watt wegbringen. Allerdings sollte man da nicht aufhoeren zu denken. Wenn das watt mal auf der Leiterplatte ist, wie geht's weiter ? Ist die Leiterplatte in einem Kunststoffgeaheuse mit Isolation ? Dann erhoeht sich die Temperatur.
Hi zusammen, danke für die Infos. Natürlich soll die Fläche einen Wert von 8 - 10 K/W haben (und nicht W/K macht ja auch nicht viel Sinn ;) @Katzeklo danke für die Infos schade dass die Datenblätter keine allgemeinen Formeln enthalten. Ich hab mich nochmals auf die Suche nach einen anderen Datenblatt für den LM2576 gemacht und bin bei ONsemi fündig geworden. Auf Seite 17f. wird für ein D2Package bei 70um Kupfer eine Fläche von 2-6 Quadratzoll vorgeschlagen. Da die Rth_JC identisch sind müsste die Fläche auch für das TO-220 Gehäuse passen. Wie ändert sich die Fläche wenn ich eine Kupferstärke von 35um habe? LG Chris
@ Michael (Gast)
>Wird wahrscheinlich größer werden, da die Wärmekapazität sinkt
Die Wärmekapazität interessiert hier gar nicht. Es geht um die
Wärmeleitfähigkeit.
Aber ehe ich 6 Quadratzoll für ne Kühlfäche opfere, nehm ich lieber
einen kleinen Aufsteckkühlkörper.
MFG
Falk
>...wahrscheinlich...
Raterunde?
Die Wärmekapazität ist irrelevant bei kontinuierlichem Betrieb. Der
Wärmewiderstand halbiert sich bei halbem Querschnitt, interessant ist
aber wie die Kupferfläche Ihre Wärme los wird. Einbaulage (wegen
Konvektion), Plastikabdeckungen (sehr beliebt bei 19 Zoll Einschüben und
Netzspannung), andere Bauteile, zusätzliche Erwärmung durch hohe Ströme,
das macht mehr aus. Bei einem DPAK 3 Watt mit 4x105µ Kupfer und
Thermal-Vias wegzubekommen kann u.U. nicht funktionieren.
>Raterunde?
Das ist es doch hier immer im Forum oder schonmal anders erlebt ^^.
Warum sinkt eigentlich der Wärmewiderstand (merklich) wenn man die Dicke
halbiert? Das ist mir jetzt noch nicht so ganz klar, die Fläche, über
die Wärme abgegeben wird, ändert sich dabei ja kaum (bei einem
Quadratzoll, also 25.4mm*25.4mm, veringert sich die Oberfläche des
Kupferquaders bei einer Veringerung der Dicke von 70µm auf 35µm um nicht
mal 0,3%)? Eine Halbierung des Wärmewiderstandes scheint mir hier mehr
als nur überzogen zu sein.
Der Wärmewiderstand mit dem die Wärme vom IC weggeleitet wird halbiert sich. dann kommt der Wärmewiderstand, von Abstrahlen/Konvektion der Fläche an sich an die Umgebung. Du mußt die Wärme schnell genug vom IC weg auf eine Fläche bekommen, diese Fläche muß die Wärme schnell genug an die Umgebung abgeben können.
>Der Wärmewiderstand mit dem die Wärme vom IC weggeleitet wird halbiert >sich Warum soll sich denn nun der Wärmewiderstand Gehäuse-Kühlkörper ändern wenn man lediglich die Dicke des Kühlkörpers ändert? Das ist ja noch unlogischer als vorher.
Ich hoffe keiner von euch entwickelt sicherheitsrelevante Sachen. http://www.elektronikpraxis.vogel.de/index.cfm?pid=872&pk=45575 http://powerelectronics.com/mag/602PET22.pdf Man kann durch die Leiterplatte entwärmen, aber nicht mit der Leiterplatte. Suche nach Thermal Vias. Bei diesen Temperaturen ist Wärmeabstrahlung nicht relevant, da 1. keine Abstrahlfläche vorhanden ist und 2. die Temperatur nicht hoch genug ist (Abstrahlung ~ T^4). Bleibt die Konvektion, welche wieder viel Oberfläche benötigt. Deshalb ist ein Kühlkörper je nach Verlustleistung nötig. Dieser bringt auch die NOTWENDIGE thermische Kapazität, da ein Temperaturveränderung über großen Bereich auf Dauer schädlicher ist(unterschiedliche Ausdehungskoeffizienten des Materials) als hohe Temperatur unterhalb der Spezifikation, die dafür aber auf gleichem Level bleibt. Mit der Leiterplatte kühlen ist lediglich für's routing wichtig, da hier z.B. Engstellen 'gekühlt' werden können, in dem man vor und nach der Engstelle eine große Fläche bringt.
http://www.elektronikpraxis.vogel.de/index.cfm?pid=872&pk=45575 http://powerelectronics.com/mag/602PET22.pdf Man kann durch die Leiterplatte entwärmen, aber nicht mit der Leiterplatte. Suche nach Thermal Vias. Bei diesen Temperaturen ist Wärmeabstrahlung nicht relevant, da 1. keine Abstrahlfläche vorhanden ist und 2. die Temperatur nicht hoch genug ist (Abstrahlung ~ T^4). Bleibt die Konvektion, welche wieder viel Oberfläche benötigt. Deshalb ist ein Kühlkörper je nach Verlustleistung nötig. Dieser bringt auch die NOTWENDIGE thermische Kapazität, da ein Temperaturveränderung über großen Bereich auf Dauer schädlicher ist(unterschiedliche Ausdehungskoeffizienten des Materials) als hohe Temperatur unterhalb der Spezifikation, die dafür aber auf gleichem Level bleibt. Mit der Leiterplatte kühlen ist lediglich für's routing wichtig, da hier z.B. Engstellen 'gekühlt' werden können, in dem man vor und nach der Engstelle eine große Fläche bringt.
Dicke des Kupfers + Anzahl der Lagen - -> wie gut verteilt sich die Wärme auf der Platine Größe der Fläche+ Einbaulage etc --> wie gut geht die Wärme in die Umgebung
>Ich hoffe keiner von euch entwickelt sicherheitsrelevante Sachen.
Wie sehr ich Killerphrasen liebe, aber meine Fragen wurden damit immer
noch nicht beantwortet...naja, vielleicht stehts ja in den Links ob sich
der Wärmewiderstand mit abnehmender Dicke veringert oder vergrößert und
wie das ganze zusammen wirkt.
Wieviel Watt sollen denn überhaupt abtransportiert werden? Habe schon mehrere Messungen mit TO220 auf Leiterplattre gemacht. Allerdings 4-Lagig. Könnte dir dazu auch Messungen machen wenn du mir die Leistung verätst.
Michael schrieb: >>Ich hoffe keiner von euch entwickelt sicherheitsrelevante Sachen. > > Wie sehr ich Killerphrasen liebe, aber meine Fragen wurden damit immer > noch nicht beantwortet...naja, vielleicht stehts ja in den Links ob sich > der Wärmewiderstand mit abnehmender Dicke veringert oder vergrößert und > wie das ganze zusammen wirkt. Hallo Michael, die Antworten sind halt nicht von dieser Welt: wenn sich der Wärmewiderstand bei Halbierung der Dicke verringert, tut er das natürlich auch bei einer weiteren Halbierung usw. Zwangsläufiger Schluss: gar kein Kupfer leitet am besten, wahrscheinlich sogar unendlich gut. Von ähnlicher Qualität ist die Aussage, ein dicker Lackauftrag wie eine Lötstoppmaske würde die Wärmeabgabe verbessern. Wahrscheinlich sind deshalb alle PC-CPU-KK mit Kunststoff überzogen? Derartige Gesetze können höchstens in einem Paralleluniversum gelten. Ich habe selten einen Thread gelesen, in dem so hemmungslos auf der Physik herumgetrampelt wurde. Richte dich lieber nach deinem Gefühl, das kann nicht soo falsch sein. Gruss Reinhard
@ Reinhard Kern (Firma: RK elektronik GmbH) (rk-elektronik) >unendlich gut. Von ähnlicher Qualität ist die Aussage, ein dicker >Lackauftrag wie eine Lötstoppmaske würde die Wärmeabgabe verbessern. Wer lesen kann ist klar im Vorteil. Aber man sollte vor allem verstehen. Ein DÜNNE Lackierung wie z.B Lötstoplack verbessert die Wärmeabgabe duch WärmeSTRAHLUNG! Allerdings spielt die bei den üblichen Temperaturen eine untergeordnete Rolle, wenn gleich der Effekt messbar ist. >Wahrscheinlich sind deshalb alle PC-CPU-KK mit Kunststoff überzogen? Käskopp. >Physik herumgetrampelt wurde. Richte dich lieber nach deinem Gefühl, das >kann nicht soo falsch sein. Also dann doch leiber Esotherik statt Physik. Dolle Show! MfG Falk
Wenn man lange genug darüber gerätselt hat, kommt man zum Schluss, dass man zum entwärmen Fläche benötigt. Die hat man nur auf der Platine nicht. Deshalb gibts z.B. auch Kühlkörper zum auflöten. Eine gute Wärmeleitung bekommt man ganz einfach durch viel Küpfer. Eine gute Kühlung, in dem man eine Wärmesenke schafft. Dickkupfer -> Copper Filled Vias -> usw. basieren auf weniger Verluste oder besserer Wärmeleitfähigkeit. Nie auf Kühlung. Kühlung muss extra betrachtet werden. Man kann z.B. auch bei einem Leiterplatten Produzenten anrufen und sich erkundigen. Zum Schluss bleiben aber nur Durchkontaktierungen übrig. Alles andere sind Sondertechnologien. http://www.fed.de/downloads/FED-Strom-Entwaermung-Riesa.pdf
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