Hallo, ich wollte einen Aluminiumkasten auch als Kühlkörper "missbrauchen" Leider verzweifen ich an der Berechnung. Laut Wikipdia hat Alu eine Wärmeleitfähigkeit von 221 W/mK http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmeleitf%C3%A4higkeit#Rechenbeispiel mein Gehäuse hat eine Gesamtoberfläche von 0,25m² Nun komme ich mit der Formel auf irre Werte. Ich brauche annähernd die Gehäusetemperatur bei Pab von 30Watt (nur Schätzungsweise, genau geht eh nicht, denn der FET liegt nicht genau Zentral) Hilft mir bitte jemand auch die Sprünge? ;) Gruß Anselm
Abmessungen des Kastens sowie Materialdicke wären da wichtiger zu wissen um helfen zu können.
Anselm 68 schrieb: > 230x280x110 mm > Wanddicke sind 4mm Dann kannst Du um zumindest grob den Wäremwiderstand abzuschätzen die in der Literatur gängigen Diagramme für Wärmewiderstand von Kühlkörpern nutzen. Als vorsichtige Schätzung komme ich da beim Ablesen auf ca. 2K/W. (ca. 240 x 240, 4 mm, Al blank) Da diese Diagramme aber von einer einfachen Platte ausgehen und Du ja mehr Oberfläche hast, dürfte der Wert vorsichtig geschätzt eher niedriger liegen. Lackierung, Beschichtung des Gehäuses: erhöht dann den Wert wieder. So mal als ganz grober Anhaltswert. Alternative ist: Widerstand auf's Gehäuse schrauben, Thermometer installieren, 30W Heizleistung am Widerstand abfackeln, Thermometer erneut ablesen. Aber daran hast du vermutlich auch gedacht.
Japp, Testlauf gibt es morgen. Hab mir auf Lochraster eine KSQ gebaut mit einem 180W FET im Alu-Gehäuse ;) Mal sehen wie warm es wird...
Ich habe das Gefühl dass Du keine Ahnung hast was Du tust. W/mK ist die Einheit "Watt pro (Meter Kelvin)" des Wärmeleitwerts lambda Man stelle sich einen Quader Vor der Querschnittsfläche A und der Länge l. An der einen Strirnseite wird vollflächig eine Wärmeleistung eingeprägt und an der anderen Stirnseite wieder entnommen. Dann kann man die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Punkten mit dem Abstand l ausrechnen: dT = P lambda A / l bzw. Rth = lambda * A / l Der Wärmeleitwert von 220 W/mK bezieht sich auf reines Aluminium, Legierungen haben einen deutlich schlechteren Wert. Strangpresslegierungen liegen bei 180 W/mK und Druckgusslegierungen bei ca. 150 W/mK. Das lambda / Rth des Aluminiums hilft dir aber so gut wie garnicht um dein Gehäsue zu charakterisieren. Eigentlich möchtest Du ja den Rth zwischen dem Transistor/MOSFET und der Luft haben. Das Aluminium dient hier zur Wärmespreizung auf eine große Oberfläche. Um das ordentlich zu berechen benötigt man wohl eher eine Simulation.... Ohne etwas rechen zu können vermute ich, dass die Wandstärke nicht ausreichen wird, die 30W breit genug zu spreizen. Damit hättest Du auf der Gehäusewand einen Hotspot (kannst Dir wahrscheinlich von Außen die Foten verrennnen). Ich würde Dir empfehlen den KK zunächst auf eine 5-10mm dicke, 100mm x 100mm große Alu-Platte zu setzen und dann mit dem Gehäuse (incl. Interfacematerial) zu verbinden.
> Lackierung, Beschichtung des Gehäuses: erhöht dann den Wert wieder.
Komisch, meine Kühlkörper sind alle schwarz.
Im ernst: der Vorgang ist komplex, weil die Beschichtung die Kühlung
durch Konvektion verschlechtert, aber die durch Strahlung verbessert.
Welcher Effekt überwiegt, hängt ab von:
* Schichtdicke
* Luftströmung (erzwungene Konvektion vorhanden? Strömungshindernisse,
Lage (horizontal/vertikal)
* Andere Wärmestrahlungsquellen in der Umgebung? (Was gut abstrahlt,
absorbiert auch gut)
Als Faustregel: Unter 08/15-Bedingungen kommt man mit einer dünnen
Schicht schwarzen Lacks oder auch Lötstopplack geringfügig besser weg.
der mechatroniker schrieb: >> Lackierung, Beschichtung des Gehäuses: erhöht dann den Wert wieder. > > Komisch, meine Kühlkörper sind alle schwarz. Das mag ja wohl bei Dir so sein. Aber Deine KK sind nicht dick mit PU-Lack überzogen. Oder mit Nextel beschitet. Oder was man sonst so bei Gehäusen des öfteren vorfindet. Dämmert es Dir nun?
@der mechatroniker (Gast) jo - genau so ist es - und idealerweise sollte der Lack nicht glänzen, sondern matt/rauh sein. Schwarze KK sind nicht wegen der Optik schwarz, sondern wegen dem besseren Abstrahlverhalten bei häheren Temp.-Differenzen zur Umgebung ...
Danke Michael für die Erklärung. Mal sehen was mein Testaufbau Morgen erbringt. Gruß Anselm
@Andrew >Als vorsichtige Schätzung komme ich da beim Ablesen auf ca. 2K/W. (ca. >240 x 240, 4 mm, Al blank) Ich komme auf einen ähnlichen Wert. Allerdings gilt der Wert für eine vertikale Platte, an der die Luft frei strömen kann. Bei einer horizontalen Platte erhöht sich der Wert um den Faktor 1,3. Und ist die Platte schwarz, reduziert sich der Wert um den Faktor 0,7. @Anselm >Ich brauche annähernd die Gehäusetemperatur bei Pab von 30Watt >(nur Schätzungsweise, genau geht eh nicht, denn der FET liegt nicht >genau Zentral) Die Temperatur des Gehäuses an der Kontaktstelle zum FET ist also näherungsweise 2K/W x 30W = 60K höher als die Umgebungstemperatur! An dieser Stelle hast du also einen Hot-Spot. Du mußt bedenken, daß die Wärmeabgabe des Gehäuses an diesem Hot-Spot am effizientesten ist, weil hier der Temperaturunterschied zur Umgebungsluft am größten ist. Deshalb sollte gerade an diesem Hot-Spot die Wärmeabfuhr möglichst unbehindert sein. Hast du also die Wahl, deinen FET am Boden deines Gehäuses anzuornden, der in der Regel auf einer nicht gut wärmeleitenden Unterlage liegt oder an einer der Luft gut zugänglichen Seitenwand, dann ist die Seitenwand immer zu bevorzugen, auch wenn sie eine kleinere Fläche aufspannt. Kai Klaas
So, Testlauf über Nacht. 30W Abgabeleistung Temperaturen bei Ta = 26°: HotSpot (mit IR Kamera gemessen) 65° 1cm neben dem FET 55° Mitte des Kastens 41° Luft im Kasten dito Also nurnoch eine Aluplatte rein (mit Ausfräsung genau unterm FET) Anselm
Fein, freut mich das es so funktioniert. Dann mal gutes Gelingen. Aber vielleicht mal überdenken ob ein Warnhinweis auf dem Kasten nicht sinnvoll ist (sofern dieser Kasten zugänglich ist). Direktes Anfassen von Metall über 50 Grad Celsius wird als sehr Schmerzhaft empfunden. Und die hast Du schnell erreicht im Sommer bei Ta >= 30 Grad Celsius.
Schwarze Gehäuse sind super, solange man keine direkte Sonnenbestrahlung auf das Gehäuse hat - denn leider ist der Effekt der Strahlung reversibel .... Ich würde nochmal überlegen unter welchen Umweltbedingungen das Gehäuse eingesetzt werden soll: 1. Tambient max (Lufttemperatur) 2. Tcase ohne MOSFET Leistung bei Bestrahlung 3. Tcase max bei Bestrahlung incl. MOSFET Verlustleistung 4. Tjunction max des FET Damit kannst Du Dir dein Rth direkt ermitteln und weißt ob es reicht.
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