Hi Forum, Ein IGBT gibt bei Betrieb logischerweise Wärme an dessen Kühlkörper ab. Könnte man jemand sagen wie die Wärmemenge berechnet werden kann die ein IGBT an dessen Kühlkörper innerhalb einer gewissen Zeit abgibt. Mein Ziel ist es daraus die Temperatur des Kühlkörpers zu ermitteln, wenn der IGBT eine bestimmte Zeit betrieben wird. Mir ist klar das die Temperatur überall am Kühlkörper unterschiedlich hoch ist. Muss dabei nur die Verlustleistung berücksichtigt werden und wird diese dann zu 100% in Wärme umgewandelt, oder wie verhält sich das? Würde mich über eine Beantwortung der Frage freuen, wenn nötig kann ich auch das Datenblatt des IGBTs hochladen. MfG ERookie
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ERookie schrieb: > Muss dabei nur die Verlustleistung berücksichtigt werden und wird diese > dann zu 100% in Wärme umgewandelt was soll denn sonst mit der Verlustleistung passieren? Er leuchtet nicht und macht auch keine Geräusche - so viel bleibt wohl da nicht übrig.
Je nach Temperatur geht auch etwas Infrarot weg. Schau mal unter Stefan Boltzmann. Geht mit T hoch vier. Dabei braucht's noch einen Emmisionsfaktor. Fuer Kuehlkoerper vernachlaessigt man dies allerdings normalerweise.
https://www.mikrocontroller.net/articles/K%C3%BChlk%C3%B6rper Da steht alles wichtige drin. Die Verlustleistung wird quasi vollständig in Wärme umgewandelt, da kann man andere Formen des Verlusts vernachlässigen.
Für einen brauchbaren Ansatz reicht eine 1:1 Relation. Die paar Promille, die es weniger würden, bekommst Du sowieso mit keinem Kühlkörper weg. Die "normale" Berechnung ist auch so schon ungenau genug, da jede Menge Parameter (Lufttemperatur, "Windgeschwindigkeit" usw.) meist unbekannt sind.
ERookie schrieb: > Muss dabei nur die Verlustleistung berücksichtigt werden und wird diese > dann zu 100% in Wärme umgewandelt Ja. ERookie schrieb: > Mein Ziel ist es daraus die Temperatur des Kühlkörpers zu ermitteln, > wenn der IGBT eine bestimmte Zeit betrieben wird. Schwierig, weil du dabei die Wärmekapazität berücksichtigen musst. Normalerweise wird bei Kühlkörpern nur der Wärmewiderstand angegeben, was er also im Mittelwert an die Umgebungsluft loswerden kann. ERookie schrieb: > Mir ist klar das die Temperatur überall am Kühlkörper unterschiedlich > hoch ist. Bei gut wärmeleitendem Aluminium geht man davon aus, dass handelsüblich kleine Kühlkörper überall auf ein paar Grad gleich warm ist.
MaWin schrieb: > Bei gut wärmeleitendem Aluminium geht man davon aus, dass handelsüblich > kleine Kühlkörper überall auf ein paar Grad gleich warm ist. Bzw. wichtig ist immer die Temperatur am Montagepunkt des Kühlkörpers. Ob er jetzt an den Lamellen 10K weniger hat interessiert normalerweise keine Sau. ERookie schrieb: > Mein > Ziel ist es daraus die Temperatur des Kühlkörpers zu ermitteln, wenn der > IGBT eine bestimmte Zeit betrieben wird. Sehr ungewöhnlich. Normalerweise legt man einen Kühlkörper so aus, daß die max. Dauerverlustleistung des Gerätes so abgeführt werden kann, daß im kompletten erlaubten Umgebungstemperturbereich der aufgeschraubte Halbleiter nicht zu heiss wird. Wahlweise kann man eine mittlere Einschaltdauer definieren und entsprechend knapper auslegen, aber nur wenn die Belastungszeiten so kurz sind, daß der Kühlkörper nicht zu heiss wird. Dann sollte man sicherheitshalber auch eine Übertemperaturerkennung/Abschaltung haben.
ERookie schrieb: > die Temperatur des Kühlkörpers zu ermitteln, wenn der > IGBT eine bestimmte Zeit betrieben wird. Was ist "eine bestimmte Zeit"? Je nachdem muss die Wärmekapazität in Betracht gezogen werden oder der Wärmewiderstand gegen Luft oder beides. Georg
Georg schrieb: > ERookie schrieb: >> die Temperatur des Kühlkörpers zu ermitteln, wenn der >> IGBT eine bestimmte Zeit betrieben wird. > > Was ist "eine bestimmte Zeit"? Je nachdem muss die Wärmekapazität in > Betracht gezogen werden oder der Wärmewiderstand gegen Luft oder beides. > > Georg Ich bin mir sicher, das gemeint ist, daß er die Temperatur im Dauerbetrieb möchte. Es ist natürlich klar, daß kurz nach dem Einschaten diese Temperatur noch nicht erreicht ist. Die bestimmte Zeit ist also die Maximaltemperatur erreicht wurde. Rein mathematisch ist diese Zeit unendlich, aber praktisch interessieren ja vernachlässigbare Fehler nicht. In den bekannten Gleichungen für die Temperaturberechnungen mit Wärmewiderständen ist dies schon berücksichtigt.
Hi Forum, danke erstmal für die schnellen und zahlreichen Antworten. Das hier wäre z.B. einer der IGBTs https://www.semikron.com/dl/service-support/downloads/download/semikron-datasheet-skiip-1513-gb172-3dl-v3-20451181/ Zu diesem würde ich eben wie schon beschrieben die Temperatur am Kühlkörper bei dessen Betrieb über eine Dauer von t=10min berechnen. Genauer gesagt wie warm wäre der Kühlkörper nach 10 Minuten. Ich muss nichts Konstruieren oder den Kühlkörper für den IGBT auslegen. Das wurde ja schon alles gemacht. Mir fehlt nun der Formelansatz wie ich die Zeit, die Verlustleistung und dann daraus die mittlere Temperatur des Kühlkörper nach dem Betrieb ermitteln kann. MfG ERookie
Ich würde es so machen: 1) Bestimmen der Temperaturerhöhung, die man nur durch die Wärmekapazität des Kühlkörpers hätte: => Kühlkörper wiegen, mit entsprechendem Wärmekapazitätswert (z.B. Alu) und der in 10min erzeugter Wärmeenergie multiplizieren. 2) Bestimmen der stationären Temperaturerhöhung, wenn der IGBT im Dauerbetrieb erreichen würde, mittels Wärmewiderstand. Ist der nicht angegeben, muss man ihn halt herausbekommen, selbst messen oder mit einem ähnlich grossen mit bekanntem Wert vergleichen. 3) Beides in ein Diagramm eingetragen, sieht man sofort, wie der Hase läuft.
Elektrofan schrieb: > Ich würde es so machen: ich nicht - ich würde mal behaupten, dass nach 10 min die Wärmekapazität keinen merklichen Einfluss hat. Die Fehler bei solchen "Berechnungen" sind eh sehr gross und beruhen auf Erfahrungswerten, dafür müsste die übliche Rechnung mit Wärmewiderständen reichen. Was anderes wäre es, wenn nur für Sekunden eingeschaltet würde. Georg
ERookie schrieb: > Mir fehlt nun der Formelansatz Nun ja, das wird der klassische "E-hoch-lambda-t"-Ansatz. > wie ich die Zeit, die Verlustleistung und dann daraus > die mittlere Temperatur des Kühlkörper nach dem Betrieb > ermitteln kann. Die physikalische Analogie drängt sich doch auf: WärmeWIDERSTAND und WärmeKAPAZITÄT geben einen thermischen Tiefpass.
Georg schrieb: > ich würde mal behaupten, dass nach 10 min die Wärmekapazität > keinen merklichen Einfluss hat. Hat der TO irgendwo die Größe / Masse seines Kühlkörpers angegeben? Wenn nicht, wie kannst du dann das behaupten?
> ich nicht - ich würde mal behaupten, dass nach 10 min die Wärmekapazität > keinen merklichen Einfluss hat. Aber bis 10 min, und genau das war gefragt.
Tk = Ta + (Pv * (Rthj+Rthc+Rthm)) Tk -> Temperatur Kühlkörper Ta -> Umgebungstemperatur Pv -> Verlustleistund Rthj -> Wärmewiderstand Junction - Case Rthc -> Wärmewiderstand Case - Kühlpaste Rthm -> Wärmewiderstand Kühlpaste - Kühlkörper Falls ich zu so später Stunde keinen Denkfehler habe...
Elektrofan schrieb: > Aber bis 10 min, und genau das war gefragt. Die Aussage kann ohne Kenntnis von Masse und Material des KK (Wärmekapazität!) nicht getroffen werden!
Leroy M. schrieb: > Tk = Ta + (Pv * (Rthj+Rthc+Rthm)) > > Tk -> Temperatur Kühlkörper > Ta -> Umgebungstemperatur > Pv -> Verlustleistund > Rthj -> Wärmewiderstand Junction - Case > Rthc -> Wärmewiderstand Case - Kühlpaste > Rthm -> Wärmewiderstand Kühlpaste - Kühlkörper Das gilt aber nur, wenn der Kühlkörper nicht kühlt, also die zugeführte Wärme nicht los wird. Es fehlt hier noch der Wärmewiderstand zur Umgebung!
>> ektrofan schrieb: >> Aber bis 10 min, und genau das war gefragt. > Die Aussage kann ohne Kenntnis von Masse und Material des KK > (Wärmekapazität!) nicht getroffen werden! Höchstens mit praktischer Erfahrung. ;-)
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