Hi da. Gibt es nicht irgendwo ein schönes Tool mit dem man über die entstehende Leistung auf einer PCB und der Größe, deren Wärme nach Zeit ausrechnen lassen kann? Ich tuhe mich ab und an schwer damit das so über den Daumen abzuschätzen... Hat natürlich auch etwas mit der Belüftung zu tun, aber erst einmal als Anhaltspunkt in einem geschlossenen Gehäuse. Grüße! Tobi
Annahme: Dein geheimes Gehäuse hat 30 x 20 x 10 cm, dann hat deine Wirksame Oberfläche ca. 2200 cm^2. Der Wärmewiderstand Rth = 50 / sqrt(A) Die Verlusstleistung sei 25 Watt. Die Ewärmung ist dann ca. 25 Grad (Rth * 25 Watt), wenn du nur lange genug wartest... Gruss, Udo
Ah ja, das Tool nennt sich Taschenrechner, die ältere Generation nimmt auch gerne Hirn dafür :-)
Hallo. udok schrieb: > Rth = 50 Und wo kommt die 50her? Bist Du von einer Platine ausgegangen, die auf einem Stahlblech mit Wärmeleitkleber aufgeklebt wurde? udok schrieb: > Ah ja, das Tool nennt sich Taschenrechner, die ältere Generation > nimmt auch gerne Hirn dafür :-) Man kann natürlich immer wieder das selbe ausrechnen, oder man bastelt sich einmal ein Script oder nutzt ein Tool dazu.
Tobi schrieb: > mit dem man über die entstehende > Leistung auf einer PCB und der Größe, deren Wärme nach Zeit ausrechnen > lassen kann? Da fehlt was wesentliches - wird die Wärme nicht abgeführt steigt die Temperatur theoretisch ins unendliche. Man braucht den Wärmewiderstand zur Umgebung. Der kann schon sehr unterschiedlich sein je nachdem ob die Leiterplatte senkrecht oder waagrecht eingebaut ist. Georg
Tobi schrieb: >> Rth = 50 > Und wo kommt die 50her? > Bist Du von einer Platine ausgegangen, die auf einem Stahlblech mit > Wärmeleitkleber aufgeklebt wurde? Das ist ein Erfahrungswert für Alu Kühlkörper. Letztendlich muss die gesamte Wärmeenergie ja über die Oberfläche an die Luft abgegeben werden. Strahlung spielt da keine grosse Rolle. Also wenn du eine 10 x 10 cm PCB hast, die einen Alu Kern oder zumindest viel Kupfer hat, dann hast du nach der Formel ca. Rth=3.5, und kannst nach der ca. 10 Watt verbraten, sodass die PCB Temperatur bei 50 Grad Umgebung unter 85 Grad bleibt. In der Praxis wegen der schlechteren Leitfähigkeit und "Hotspots" eher < 3 Watt.
Hallo Georg. Das stimmt, mir geht es eher um eine Schätzung. Wenn meine PCB z.B. 80x30mm ist und in einem Kunststoff-Gehäuse ohne direkten Kontakt horizontal liegt. Was würden z.B. 3W in der Temperaturerhöhung aus machen. Nur ganz grob, wie gesagt.
Tobi schrieb: > Nur ganz grob, wie gesagt. Wie gesagt, dass hängt von dem Gehäuse ab, weil die 3W über das Gehäuse an die Umgebungsluft abgegeben werden müssen.
Ein Kunstoffgehäuse, welches die Platine gerade so einhüllt ohne mit ihr Kontakt zu haben. Also so ca. 100cm².
Tobi schrieb: > Ein Kunstoffgehäuse, welches die Platine gerade so einhüllt ohne mit ihr > Kontakt zu haben. > Also so ca. 100cm². Entweder du findest irgendwo Daten zu dem Gehäuse, die auch Angaben zur Wärmeleitung enthalten (nicht sehr wahrscheinlich), oder du baust einen Widerstand zum Heizen ein und einen Temperatursensor und misst selbst den Temperaturverlauf. Die Temperaturverteilung innerhalb des Gehäuses ist dann noch eine ganz andere und sehr komplexe Frage. Letztlich entscheidend ist meistens die Junctiontemperatur eingesetzter Halbleiter. Aber natürlich darf die zulässige Temperatur bei keinem einzigen Bauteil überschritten werden. Georg
udok schrieb: > Tobi schrieb: >>> Rth = 50 >> Und wo kommt die 50her? >> Bist Du von einer Platine ausgegangen, die auf einem Stahlblech mit >> Wärmeleitkleber aufgeklebt wurde? > > Das ist ein Erfahrungswert für Alu Kühlkörper. Für Kühlkörper gibt es gewöhnlich Datenblätter, da steht das ganz genau. Und dann gibt es noch so lustige Dinge wie Materialübergangskoeffizienten. Alu-Luft ist bei gleicher Fläche anders als Plastik-Luft. Und der Alukühlkörper verteilt die Wärme intern auch deutlich anders als ein Plastikgehäuse mit viel Luft und etwas Platine drin. @Tobi: Ich denke, mit einfach mal ausprobieren kommst du da schneller weiter, solche thermischen Simulationen sind entweder sehr aufwändig oder unbrauchbar.
Tobi schrieb: > es nicht irgendwo ein schönes Tool mit dem man über die entstehende > Leistung auf einer PCB und der Größe, deren Wärme nach Zeit ausrechnen > lassen kann? Wir nutzen dafür Ansys Workbench. Der Umgang damit ist aber nicht so einfach, da kann man Werte eingeben für die Wärmeleitfähigkeit, laminare oder turbulente Strömungen, man erstellt die Platine mit den entsprechenden Schichtdicken und das ist teilweise eben etwas versteckt.
Tobi schrieb: > Gibt es nicht irgendwo ein schönes Tool Schön schon, aber billig sicher nicht. Lass dir ein Abgebot von Adam TRM machen, IBM hat sowas auch im Angebot. Ausserdem braucht man verdammt viele Daten, z.B. muss ja die Verlustleistung jedes Bauteils bekannt sein, und bei µControllern hängt die auch noch wesentlich von der Software ab. usw. usw. Georg
Georg schrieb: > Ausserdem braucht man verdammt viele Daten Du hast nur eine begrenzte Menge an Bauteilen und in aller Regel nimmt man da abgeschätzte statische Werte z.B für einen Widerstand oder einen MosFET. Man will ja sehen wie sich die Temperatur bei einem bestimmten Zustand des Gerätes verhält. Die Temperaturwerte im StandBy sind selten interessant, eigentlich will man ja wissen ob sich da zum Beispiel irgend etwas verzieht, welche Belastungen es gibt und was zu einem vorzeitigen Ausfall führen könnte. Teilweise muss man nur ein Bauteil an eine andere Stelle verschieben oder man kann auch einen Schlitz einfräsen um die mechanische Belastung zu senken.
Tobi schrieb: > Ich tuhe mich ab und an schwer damit das so über den Daumen > abzuschätzen... Tuht Tuht. Ich sag mal 0.2 Watt pro Quadratzentimeter, also 1 Watt für 5cm2 und 5W für 5x5cm2 Beim Gehause stelle ich mir eine Glühlampe darin vor, und ob ich dann das Gehause noch anfassen mag. 1 Watt geht immer, 5 Watt ist warm bei Handgehäusen, 25W bei grösseren Plastikgehäusen (Euromas), ein Rackgehause aus Alu verkraftet auch 100W ohne forcierte Kühlung. Man kann rechnen und simulieren, kommt aber meist nur eine Wettervorhersage bei raus. Professionellerweise wird aufgebaut und dann mit der Thermographiekamera nachgeguckt, vor allem wenn man Maximaltemperaturen ausreizen will.
Mike J. schrieb: > Wir nutzen dafür Ansys Workbench. Der Umgang damit ist aber nicht so > einfach, da kann man Werte eingeben für die Wärmeleitfähigkeit, laminare > oder turbulente Strömungen, man erstellt die Platine mit den > entsprechenden Schichtdicken und das ist teilweise eben etwas versteckt. Workflow wäre interessant. Damit es einen nutzen hat muss es im Prinzip das Altium, KiCad, etc. Projekt laden und nur noch abfragen welche Leistung die einzelnen Bauteile hat. Falls man jedes Teil einzeln modellieren muss dürfte Papier und Taschenrechner in den meisten Fällen der bessere Weg sein.
Georg schrieb: > Letztlich entscheidend ist meistens die Junctiontemperatur > eingesetzter Halbleiter. Die Lebensdauer von Elkos ist mindestens genauso ein Thema, auch wenn sich dort hohe Temperaturen erst langfristig auf die Gerätefunktion auswirken.
N. B. schrieb: > Falls man jedes Teil einzeln modellieren muss dürfte > Papier und Taschenrechner in den meisten Fällen der bessere Weg sein. Das kann man ja natürlich ausprobieren. Wenn du nun aber einen Kunden hast dem du zeigen musst wie sich die Situation darstellen wird und wie das Ergebnis bei verschiedenen Szenarien ist, dann benutzt du lieber die finite Elemente Methode des Programms. Selbst da dauert es bei einem recht feinmaschigem Netz einige Zeit bis der Computer berechnet hat wie es aussehen würde. Du hast da wirklich etwas womit du so etwas gut simulieren kannst, denn mit Stift und Papier kannst du den Wärmefluss über Vias und der Kupferfläche unmöglich berechnen. Meist werden ja auch noch die Kräfte relevant welche auf einer Platine wirken, sei es mechanischer Stress durch direkte Belastung oder thermische Ausdehnung. Man hat dann etwas in der Hand im falle dass es mit dem Gerät dann ein Problem gibt und du kannst sagen dass ich das Gerät entsprechend entwickelt habe, ich habe es simuliert und getestet. Das alles erst mal zu simulieren ist günstiger als es einfach irgend wie zu entwickeln, aufzubauen und dann unter verschiedenen Bedingungen zu testen. Das dauert alles dann doch recht lange ist im Endeffekt teurer als die Anwendung zu kaufen und außerdem arbeitet heutzutage niemand mehr so.
Mike J. schrieb: > Du hast da wirklich etwas womit du so etwas gut simulieren kannst, denn > mit Stift und Papier kannst du den Wärmefluss über Vias und der > Kupferfläche unmöglich berechnen. Der Wärmefluss über Vias ist der einfache Teil. Spannend wird es, wie die Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann, d.h. Konvektion am Board und im Gehäuse.
Wolfgang schrieb: > Der Wärmefluss über Vias ist der einfache Teil. Spannend wird es, wie > die Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann, d.h. Konvektion am > Board und im Gehäuse. Ja, das kann man alles simulieren. Für eine Heatpipe muss man sich etwas einfallen lassen und es etwas vereinfachen. Ob Plastikgehäuse, Alugehäuse oder ob man einen Lüfter nutzt, das lässt sich alles eintragen und recht gut simulieren.
Mike J. schrieb: > Wenn du nun aber einen Kunden hast dem du zeigen musst In solchen Fällen ist es tatsächlich egal wie aufwendig es wird. Sofern man den Luxus hat nicht an den Limits oder Simulationen vorzeigen muss, reicht häufig auch das abschätzen und nochmal in der Praxis messen aus. Falls es da ein tool gibt was im Prinzip click and run ist wäre das trotzdem interessant. Am Ende bleibt halt das abschätzen mit PCB-Fläche, vias, Wärmewiederstand der Kühlkröper. nur eine sehr grobe Abschätzung.
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