Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wärmeleitpaste was bedeutet W/mK?


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von Matthias M. (Gast)


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Hi zusammen,

ich frage mich grad wie man die Wärmeübertragung von Leitpaste und 
Leitpads berechnet. Die Widerstände werden in W/mK angegeben.

Soweit ich weiß steht das W für Watt, m für meter, K für Kelvin, oder?

Wie berechne ich nun z.B. die Wärmeübertragung eines Chips mit maximal 
50W Abwärme auf einen Kühlkörper?

Vielen Dank
Gruß
Matthias

von ArnoR (Gast)


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Matthias M. schrieb:
> Die Widerstände werden in W/mK angegeben.

Nein, das ist die Wärmeleitfähigkeit von Materialien. Bei Kühlkörpern 
wird üblicherweise der Wärmewiderstand XX[K/W] angegeben. Wenn du da 50W 
Wärmestrom durchjagst, gibt es halt die Temperaturerhöhung 50W*XXK/W.

von HildeK (Gast)


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Matthias M. schrieb:
> Soweit ich weiß steht das W für Watt, m für meter, K für Kelvin, oder?

Nein, 'm' steht für milli. Und der Wärmewiderstand wird in K/W oder 
meinetwegen in mK/W angegeben. Du hast den Wäremleitwert.

Matthias M. schrieb:
> Wie berechne ich nun z.B. die Wärmeübertragung eines Chips mit maximal
> 50W Abwärme auf einen Kühlkörper?

Du addierst alle vorhandenen Wärmewiderstände, also Junction-Case, 
Case-Kühlkörper und Kühlkörper-Luft und dazwischen noch die Leitpaste.

Wenn du jetzt z.B. einen Wert von 5K/W herausbekommst, dann heißt das, 
dass deine 50W dafür sorgen, dass die Sperrschicht um 250K heißer ist 
als die Umgebungsluft.

von GeraldB (Gast)


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Matthias M. schrieb:
> Soweit ich weiß steht das W für Watt, m für meter, K für Kelvin, oder?

Hier steht das m aber für milli - ein Tausendstel.

von Matthias M. (Gast)


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Hier ist die Reche von 7W/mK:

https://www.amazon.de/Phobya-XT-W%C3%A4rmeleitpad-120x20x1mm-wei%C3%9F/dp/B0051C287K

Wie berechne ich nun wie gut die Wärme vom Chip auf den Kühlkörper geht?

von ArnoR (Gast)


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Mist, nur halb gelesen. Du hast recht, bei Isoliermaterialien wird's so 
angegeben. Die Einheit W/mK ist zusammengekürzt aus Watt mal Meter pro 
Quadratmeter und Kelvin. Du musst also einfach nur die entsprechenden 
Werte der Isoscheiben in m bzw. m² einsetzen und den Kehrwert bilden, um 
den Wärmewiderstand zu bekommen. Und dann weiter wie oben geschrieben.

von Matthias M. (Gast)


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Hmm also wenn ich mit 7W/mK arbeite und ein Wärmeleitpad von 5x5cm habe, 
übertrage ich laut dieser Rechnung über 3kW in 60Sekunden?

von Possetitjel (Gast)


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Matthias M. schrieb:

> Hmm also wenn ich mit 7W/mK arbeite und ein Wärmeleitpad
> von 5x5cm habe,

Die Dicke fehlt.

Im Screenshot ist eine Dicke von 5cm (!!!) angegeben. Ich
bin nicht sicher, ob das das ist, was Du wolltest.

von Matthias M. (Gast)


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Hmm ok, wenn ich aber die Länger auf 0.005m (also 5mm, das haben meine 
Pads auch wirklich) stelle dann erhalte ich einen Wert von 315.000W !

https://www.hilfreiche-tools.de/elektrik/waermeleitung-berechnen.html

von Gerd (Gast)


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Was willst du genau berechnen? Die Chiptemperatur?
Dann kannst du näherungsweise davon ausgehen, dass die gesamte Wärme
über die Kontaktfläche übertragen wird (der gesamte Chip muss dazu
vollflächig verklebt sein).
Du hast 50W Abwärme, ein Wärmeletpad mit der Dicke d=1mm und
der Wärmeleitfähigkeit 7 W/(K*m), sowie der Klebefläche A.
Nehmen wird als Beispiel A=5cm x 5cm=2500mm².

Das fourriersche Gesetz sagt:
zur Temperaturdifferenz umgestellt und eingesetzt:
Die Temperatur auf dem Chip ist dann also 2,9°C höher, als direkt unter
dem Kühler (Der dann auf dem Wärmeletipad montiert ist).

von Gerd (Gast)


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 natürlich, hab ich mich wohl vertippt.
dQ/dt ist der Wärmestrom, lambda die Wärmeleitfähigkeit,
A die von der Wärme durchströmte Fläche und d die Dicke
der durchströmten Schicht.

von Matthias M. (Gast)


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Ja genau diese Berechnung habe ich gesucht!

Vielen Dank!!

Ich möchte wissen wie viel wärmer der Chip im Vergleich zum Kühlkörper 
ist.

Was setze ich in deiner ΔT Formel denn für K und m ein?

von Gerd (Gast)


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Das sind die Einheiten, Kelvin und Meter ;-)

von Matthias M. (Gast)


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Gerd schrieb:
> Das sind die Einheiten, Kelvin und Meter ;-)

Hmm... und wie lauten die in meinem Fall?

von Blubb (Gast)


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Quatsch Milli. Das sind Meter. Quadratmeter (Fläche) durch Meter (Dicke) 
gekürzt.

von Gerd (Gast)


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Kelvin und Meter ;-)
Alle Einheiten kürzen sich raus, bis auf das Kelvin,
weil du ja eine Temperatur suchst.
Nochmal die Formel:
Da setzt du für dQ/dt den Wärmestrom ein (50W),
für A die durchströmte Fläche (also bei 5x5 cm =2500mm²),
für d die Dicke der durchströmten Schicht (1mm ist das Leitpad dick)
und für lambda die Wärmeleitfähigkeit der Schicht (Bei dem Pad 7 
W/(Km)).

Das hatte ich ja beispielhaft durchgerechnet, da würden etwa 2,9°C
raus kommen.

von THOR (Gast)


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Matthias M. schrieb:
> Gerd schrieb:
>> Das sind die Einheiten, Kelvin und Meter ;-)
>
> Hmm... und wie lauten die in meinem Fall?

Temperaturunterschied in Kelvin/°C ist dein Rechenergebnis, Meter die 
Dicke des Pads bzw. der Leitpastenschicht und die Leistung (Wärmestrom) 
hast du schon.

Wenn die Dicke sehr klein wird, wird der Temperaturunterschied 
verschwindend gering.

Hat Gerd doch schon alles vorgerechnet. Wie groß dein Chip ist, musst du 
schon selbst wissen.

von THOR (Gast)


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Btw: 1mm ist für Leitpaste schon viel zuviel, die muss hauchdünn 
aufgetragen werden.

Das verbaseln die ahnungslosen PC-Selbstbauer meistens, da kommt dann 
ein dicker Klecks Leitpaste drauf weil "viel hilft viel" und dann 
wundert man sich warum die CPU nach nem Jahr aussteigt.

von Matthias M. (Gast)


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Ok vielen Dank, konnte es nun nachvollziehen. Mir war nicht klar dass 
sich K und m rauskürzen.

Vielen vielen Dank!

von Matthias M. (Gast)


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Naja mein Pad ist 5mm dick. Da komm ich auf einen Temp. Unterschied von 
14°C.

Für meine Zwecke sollte das passen.

von Huh (Gast)


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THOR schrieb:
> Btw: 1mm ist für Leitpaste schon viel zuviel, die muss hauchdünn
> aufgetragen werden.

Es ging hier um Pads, keine Paste!

von Matthias M. (Gast)


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Bedeutet das eigentlich dass der Kühlkörper den Chip in neinem Fall 
immer mit einer Differenz von 14 Grad folgt?

Oder hilt das nur begrenzt?

von Gerd (Gast)


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Das kann man im statischen Fall erstmal so annehmen.
Wenn du schnelle Änderungen beim Wärmestrom hast, musst du
auch die thermische Trägheit des Systems beachten um
genauere Aussagen über die Temperaturen machen zu können.
Bei Kühlern geht es ja darum abzuschätzen, ob bei Vollast
und hoher Außentemperatur genug Wärme abgeführt werden kann.
Dazu reicht die Formel aus. Um die genauen Temperaturen zu bestimmen,
gerade wenn das System dynamisch ist, taugt die natürlich nicht.

von THOR (Gast)


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Matthias M. schrieb:
> Bedeutet das eigentlich dass der Kühlkörper den Chip in neinem
> Fall
> immer mit einer Differenz von 14 Grad folgt?
>
> Oder hilt das nur begrenzt?

Bei 50 Watt. Bei weniger entsprechend weniger.

@Huh: Das war im Eingangspost nicht so klar dargestellt. Ich 
entschuldige mich herzlichst bei dir!

von Huh (Gast)


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THOR schrieb:
> @Huh: Das war im Eingangspost nicht so klar dargestellt. Ich
> entschuldige mich herzlichst bei dir!

Nicht nötig, schon gut :-)
Er hat das ja erst später geschrieben. Auch im Titel ist die Rede von 
Paste.

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