Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kühlkörper richtig dimensionieren


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von Bomie84 (Gast)


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Hallo zusammen,
im Vorwege muss ich schon einmal sagen das ich totaler Anfänger im 
Bereich von Mikrocontrollern bin, falls meine Formulierungen oder Fragen 
etwas komisch wirken sollten. Aber auch schon einmal ein dickes Lob für 
dieses Forum, wo wirklich bereits viele Dinge super erklärt sind.

Nun zu meinen Problem:

Ich habe vor eine ohmsche Last (230VAC) zu schalten, diese zieht einen 
Strom von rund 9A. Zum schalten selber möchte ich einen SSR von Sharp ( 
S216S02 ) verwenden. Hier muss ich wohl einen Kühlkörper verwenden, da 
das SSR wohl sonst zu heiss wird.

Also meine Idee dazu:
Im Datenblatt S.6 Figure2 die notwendige Kühlkörpergröße entnommen, bin 
dabei von 60C° und einen Strom von 10A ausgegangen ( mit viel Reserve ) 
und habe dann die nächst größere Linie genommen. Demnach Al Platte von 
280x280x2mm, aber leider Sackgasse da die Flächengröße bei Kühlkörpern 
nicht mit angegeben wird.

Also Mr. Google gefragt wie ich soetwas berechne.

Rth(j-c)=3,3C/W lt. Datenblatt
Rth(j-a)=40C/W lt. Datenblatt
Pv=12,6W

Temp-Differenz Quelle zur Umgebung = 12,6W*40C/W=504 Grad Celsius
Temp-Sperrschicht=12,6W*3,3C/W = 41,58 Grad Celsius
Temp-Umgebung = 60 Grad Celsuis

RThk= (504Grad-60Grad/12,6W)-3,3Grad = 31,94 C/W

Ich habe bei der Berechnung nur das Gefühl da stimmt was nicht, weil 
wenn ich bei Reichelt gucke, gibt es da nur die "Leistungen" für 
SMD-Bausteine.



Ich hoffe das mir jemand helfen kann, wäre Super

von Falk B. (falk)


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@ Bomie84 (Gast)

>Im Datenblatt S.6 Figure2 die notwendige Kühlkörpergröße entnommen, bin

Welches Datenblatt? Link?

>dabei von 60C° und einen Strom von 10A ausgegangen ( mit viel Reserve )

>und habe dann die nächst größere Linie genommen. Demnach Al Platte von
>280x280x2mm, aber leider Sackgasse da die Flächengröße bei Kühlkörpern
>nicht mit angegeben wird.

Einfache Bleche sind nur mittelmäßige Kühlkörper.

>Rth(j-c)=3,3C/W lt. Datenblatt
>Rth(j-a)=40C/W lt. Datenblatt
>Pv=12,6W

OK.

>Temp-Differenz Quelle zur Umgebung = 12,6W*40C/W=504 Grad Celsius

Das ist das Ergebnis OHNE Kühlkörper.

>Temp-Sperrschicht=12,6W*3,3C/W = 41,58 Grad Celsius

Das ist die TemperaturDIFFERENZ zwischen Sperrschicht und Gehäuse MIT 
Kühlkörper.

>Temp-Umgebung = 60 Grad Celsuis

>RThk= (504Grad-60Grad/12,6W)-3,3Grad = 31,94 C/W

Diese Formel ist vollkommener Nonsense.

>Ich habe bei der Berechnung nur das Gefühl da stimmt was nicht, weil
>wenn ich bei Reichelt gucke, gibt es da nur die "Leistungen" für
>SMD-Bausteine.

Siehe Artikel Kühlkörper.

von Michell B. (bomie84)


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von stiefei (Gast)


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Hallo,

hier eine Anleitung mit Rechenbeispiel!
http://www.fischerelektronik.de/fileadmin/fischertemplates/download/Katalog/technischeerlaeuterungen_d.pdf

Habs auch schon mal durchgerechnet.
Einfach wie einen Stromkreis vorstellen als Analagon. Am besten gleich 
die Widerstände und Wärmequellen als Stromkreis zeichnen, dann wirds 
klar!

Rth Thermischer Widerstand <--> Ohmscher Widerstand
Wärmestrom <--> Strom I
Temperaturdifferenz in Kelin <--> Spannung U

Grüße,

Stiefei

von Michell B. (bomie84)


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Vielen Dank stiefei für die Anleitung, jetzt habe ich jedoch 1 Problem!

Wenn ich jetzt rechne:

( Delta Theta / P ) - RthGM = ( 65Grad / 12,6W ) - 3,3C/W kommt da 1,859 
W/K raus. Wenn ich numm aber Sicherheitsreserven einplane und sage Delta 
Theta = 45 Grad wird der Wert ja viel kleiner bis ins Minus herein, das 
geht doch garnicht???  Ich glaube ich steh auf`m Schlauch...

von Falk B. (falk)


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von Michell B. (bomie84)


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Vieln Dank, ich habs begriffen, wird wohl leider mit einen normalen 
Kühlkörper  werden. Das Teil wird einfach zu heiß. Ist aber eigentlich 
auch ein Witz, ist SSR so groß wie nen Euro, braucht aber ein Kühlkörper 
so groß wie ne CD-Hülle.

Trotzdem Danke....oder andere Ideen?

: Bearbeitet durch User
von Tom (Gast)


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Die Randbedingungen sind ein bisschen ungünstig. Das Ding kann nur 125 
Grad ab, 60 Grad Umgebung, da bleiben nur 65 Grad Differenz für den 
Warmetransport. Davon fallen schon mal 41,58 Grad intern ab, bleiben 
noch 23 Grad für Case-Ambient. Das heisst, das Gehäuse darf nur 23 Grad 
wärmer werden als die Aussenluft. Das kann nur ein großer Kühlkörper.

Alternativen: SSR mit weniger RthJC und mehr TJmax. Und/oder bisschen 
kalte Luft an das Bauteil lassen, meinetwegen auch passiv.

von Gerd E. (robberknight)


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Du könntest statt dem fertig integrierten SSR ein MOC3063 verwenden und 
den dann mit einem separaten Triac Deiner Wahl kombinieren.

Schon die einfachen BTB16er in TO-220 haben eine etwas bessere Rth(j-c) 
als das Sharp-Teil. Du kannst dann aber auch nen richtig dicken Klopper 
von Triac in TOP-3 verwenden: einfach mal bei Mouser den erstbesten 
rausgesucht:

http://www.mouser.de/ProductDetail/STMicroelectronics/BTB41-800BRG/?qs=sGAEpiMZZMuAO0%252bGuNbnQpy2szkVwjoM%2f1UZ0F0veNE%3d

Hat dann ein Rth(j-c) von nur noch 0,6 °C/W.

Aber Achtung: der Kühlkörper liegt dann auf Netzpotential und ist nicht 
isoliert. Der darf also durchs Gehäuse nicht berührbar sein und muss in 
alle Richtungen ordenlich elektrisch isoliert werden. Auch die Isolation 
der Befestigung beachten.

Du könntest auch die isolierte Version von diesem Triac verwenden, die 
hat aber wieder eine schlechteren Rth(j-c). Genauso wenn Du eine 
Isolierscheibe dazwischenpackst.

: Bearbeitet durch User
von Michell B. (bomie84)


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Ok, habe vor diesen direkt über einen ATmega16 zuschalten, klappt das? 
Kann ja nur mx 40mA liefern pro Pin.

von M. K. (sylaina)


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Michell B. schrieb:
> Ok, habe vor diesen direkt über einen ATmega16 zuschalten, klappt das?
> Kann ja nur mx 40mA liefern pro Pin.

Wenn du dabei unter 40 mA am entsprechenden Pin bleibst klappt das 
schon.

von Falk B. (falk)


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Das Datenblatt spricht überall von If=20mA, also sollte man den 
einspeisen. Das kann der AVR allein ohne Treiber.

von Schreiber (Gast)


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Michell B. schrieb:
> Trotzdem Danke....oder andere Ideen?

ja, aktive Kühlung, also einen Lüfter an den Kühlkörper. Alte CPU-Kühler 
lassen sich dafür gut missbrauchen.

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