mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik diode ZL10: kühlkörpergrösse berechnen


Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
tag auch,
in der schule gabs folgende aufgabe:
Berechnen Sie die Kühlkörpergrösse für eine Z-Diode (ZL10) für eine max. 
Verlustleistung von 8 Watt. Dazu können Sie das Datenblatt der Diode zu 
Rate ziehen.

nun mal ne frage:
1. kennt jemand von euch diese Z-Diode? das einzige, was ich über google 
rausgefunden habe ist, dass das teil abgekündigt ist. ich hab aber weder 
ein komplettes datenblatt, noch irgendwelche sonstigen näheren angaben 
gefunden.
2. kann mir jemand verraten, wie ich die kühlkörpergrösse für eine 
bestimmte leistung berechnen kann? dazu habe ich leider auch nicht 
sonderlich viel (da ich ja kein datenblatt der diode habe).

würd michs ehr freuen, wenn ihr dazu etwas mehr wisst als ich ;)
grüsse
     tobias

Autor: Franko Phil (sgssn)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Tobias

das Datenblatt brauchst du in Hinblick auf die maximale Temperatur, die 
das Bauteil haben darf. Da du das nicht weist, nimmst du z.b. mal ein 
Tmax von 125 Grad an. Die Umgebungstemperatur Ta sei 20 Grad.

Die Temperatur, die das Bauteil bei thermischer Belastung erfährt, 
berechnet sich zu:

Tmax = Ta + P*Rt

Tmax = maximale Temperatur des Bauteils
Ta = Umgebungstemperatur
P = elektrische Leistung, die am Bauteil abfällt
Rt = thermischer Widerstand des Kühlkörpers (in Kelvin/Watt)

Umstellen der Formel: Rt = (Tmax-Ta)/P  ergibt 13,125K/W

Du brauchst also ein Kühlkörper, der einen maximalen Wärmewiderstand von 
13,125 K/W hat.

gerhard

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
hallo gerhard,
das ging aber schnell.
danke für deine antwort, das hilft mir schon ein grosses stück weiter.
wenn ich jetzt den wärmewiderstand meines kühlkörpers kenne - wie kann 
ich dann seine grösse berechnen? ich möchte einen schwarz eloxierten 
alukühlkörper. wie gross muss der sein - in cm oder mm oder m oder was 
auch immer. oder: was muss er für eine oberfläche haben?

fragen über fragen... aber danke schon mal für deine erste auskunft, das 
hilft schon ein gutes stück weiter.

gruss

Autor: Franko Phil (sgssn)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das kann ich dir nicht sagen Tobias. Wenn ich einen Kühlkörper brauche, 
schau ich den Katalog von Fischer-Elektronik

http://www.fischerelektronik.de/index.php?id=114

oder sonst einem Katalog nach und such mir da den passenden Kühlkörper 
raus.

Gerhard

Autor: Dieter Werner (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Dazu können Sie das Datenblatt der Diode zu Rate ziehen.
lol ... und wo findet man eines ??


Die Baureihe ZX (elektrisch identisch aber nur +-5% Toleranz für Uz) hat 
z.B. einen internen Wärmewiderstand von <5K/W, bei 8 Watt ist der 
Si-Kristall also schon 40 Grad wärmer als das Gehäuse.
Wenn man das nicht berücksichtigt ist der Wärmetod vorprogrammiert.

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@dieter:
das ist ja genau mein ärger.... ich habe keine ahnung, wo man eins 
findet.
du sagst, der Si-kristall ist ca. 40°C wärmer als das Gehäuse... stimmt 
nun also die Berechnung von gerhard noch oder muss ich da was ändern?

grüsse

Autor: rene (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
5 Grad/Watt sind alleine gesehen wertlos. Die Kuehlkoerper sind an 
Standardbedingungen gebunden.  Ein Kuehlkoerper wird mit den Rippen 
senkrecht eingebaut, mit unten und oben je 40cm freie Luftstroemung. 
Wenn dem nicht so ist, wird der Wert kleiner. Und wenn das Ganze in 
einem geschlossenen Gehaeuse ist, muss man sich ueberlegen, wie die 
Waerme da raus kann.

Rene

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@rene:
klar, das stimmt.
aber soll ja auch nicht irgendwo eingebaut oder verwendet werden, 
sondern es ist lediglich eine mess- und rechenaufgabe ;)
aber ich frage mich immer noch, wie und ob ich jetzt diese 40°C 
temperaturunterschied zwischen gehäuse und si-kristall berücksichtigen 
muss.

Autor: Franko Phil (sgssn)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Tobias

die Berechnung stimmt. Dieter Werner geht von einer Diode ZX10 ohne 
Kühlkörper aus. Jedes Bauteil hat - ohne Kühlkörper - ebenfalls einen 
bestimmten Wärmewiderstand. Die Diode ZX12 hat ein Rt von 80 K/W und 
nicht von 5. Da ist Dieter Werner in der Zeile verrutscht. 
Ausschlaggebend ist der Rt vom Gehäuse zur Umgebung.

http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/Z/X...

Den thermischen Widerstand eines Gehäuses oder einer Oberfläche ist 
schwer zu bestimmen. der Wert wird von der Grösse der Oberfläche, aber 
auch von der Querschnittsfläche des Materials, also von seiner Dicke 
beeinflusst. Aber du kannst ja mal im Katalog von Fischer-Elektronik 
schauen, dann bekommst du einen Überblick, welche Kühlkörper, bei 
welcher Grösse und Form welchen thermischen Widerstand hat.

Gerhard

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@gerhard:
danke für die info.
gehe ich recht in der annahme, dass der wärmeübergangswiderstand von der 
diode auf den kühlkörper sehr sehr klein wird, wenn man entsprechend 
wärmeleitpaste o.ä. verwendet?
wenn nämlich das der fall ist, dann brauche ich ja diesen widerstand 
nicht so dringen zu brücksichtigen und ich kann dann jeden beliebigen 
kühlkörper nehmen, der einen kleineren Rt als 13.125K/W hat. stimmts??

Autor: Dieter Werner (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hier erstmal ein Link auf das Datenblatt von Z-Dioden, die als Ersatz 
für ZL.. angeboten werden, die Daten müssen also nicht unbedingt genau 
übereinstimmen.

http://www.diotec.com/pdf/zx39.pdf

Die Formel gilt schon noch, nur darf die Summe der Wärmewiderstände von 
Bauteil intern und Kühlkörper den berechneten Wert nicht überschreiten.
Aaaalso: WWKühlk = gerechneter Wert - interner Wert (hier 5K/W)

Autor: Wigbert Picht (wigbert) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
habe eine Seite aus "Energietechnische Formeln" für Dich kopiert.
Dort steht Formel und Tabelle für Külkörperauswahl, Grösse Farbe
Typ usw drin.Sollte der Anhang nicht funktionieren bei Interesse
E-Mail.

W.

Autor: Franko Phil (sgssn)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn man nicht anfängt, ein Doktorarbeit daraus zu machen, ist das die 
Berechnung. Auch die Angabe des Wärmewiderstandes eines Kühlkörpers von 
einem x-beliebigen Kühlkörper-Herstellers ist an Bedingungen geknüpft 
(wie, z.B. "Rth gilt für maximale elektrische Belastung von 25Watt" oä) 
Und es gibt natürlich überall Streuungen/Ungenauigkeiten. In der Praxis 
berechnest du deine maximale thermische Belastung deines Bauteils, 
wählst die maximale Umgebungstemperatur unter der das Bautel 
funktionieren soll und berechnest das maximale Rt das der Kühlkörper 
haben darf - also so wie oben angegeben. Das muss reichen. Wird das 
Bauteil optimal montiert, also auch unter Zuhilfenahme von 
Wärmeleitpaste oder ähnlichem, stimmen diese Berechnungen auch. Wenn man 
13,125 K/W ausgerechnet hat, wird man natürlich irgendwas kleiner 12K/W 
oder 10K/W nehmen, um Sicherheit zu haben. Bei der Berechnung von 
Kühlkörpern ist ja auch zu bedenken, ob man die Wärme wegbekommt. Also 
wenn der Kühlkörper in einem geschlossenen Gerät arbeitet gibts da 
Probleme, wenn der Kühlkörper aber aussen am Gerät montiert ist - kein 
Problem.

Gerhard

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@dieter:
also, wenn ich für meinen kühlkörper 13.125 K/W ausgerechnet habe, und 
der interne wärmewiderstand beträgt 5K/W, dann muss mein kühlkörper 
einen wärmewiderstand von höchstens 13.125 - 5 = 8.125 K/W haben. 
richtig?

@wigbert:
danke für die kopierte seite; ich schau mir das gleich an.
ist sehr hilfreich!

@gerhard gunzelmann:
ok, vielen dank. nun hat sich, glaube ich, alles geklärt.
wenn ich dann noch die überlegungen, welche dieter angestellt hat, in 
mein dokument einfüge, dann ist das ganze sicher ausreichend (wenn nicht 
sogar sehr gut). soll auf keinen fall eine doktorarbeit werden ;)

gruss

Autor: Wigbert Picht (wigbert) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
Pv nimm Ptot Datenblatt,tj Datenblatt ca 150°C
tu nehme ca 30°C Schltraum oder Zimmertemperatur, hauptsache Begründung
zuschreiben, Rth G/K = Durch Wärmeleitpaste wurde ein Rth von 1 K/W
erreicht.
Rechnen musste alleine.

W.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
vergiss die Quellenangabe am Ende der Arbeit nicht zu aktualisieren ;-))

Gruß
AR.

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@alex: klar; ich trag da die adresse des threads hier ein.

@wigbert:
sry, iich hab deinen post erst ejtzt gesehen.. was ich gerechnet hab: 
analog zu dem, was gerhard ganz am anfang geschrieben hat. dann hab ich 
13.125 K/W bekommen. nun habe ich nch den übergangswiderstand 
si-kristall/gehäuse berücksichtigt (5K/W) und habe nun den kühlkörper 
angegeben mit 8.125K/W.
ausgewählt habe ich den nächstkleineren, der verfügbar war.
wird schon stimmen so, hoffe ich ;)

Autor: Wigbert Picht (wigbert) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
Jo Rthku= Rthju -(Rthjg + Rthgk)
je kleiner der Wärmewiderstand (bessere Wärmeabgabe)mus die Fläche
ja grösser werden.Ich bin der Meinung der Kühlkörper darf höchstens
8,...K haben.Eher kleiner, als grössere Fläche.Oder?

W.

Autor: EZ81_ (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@EZ81:
danke, der artikel ist prima & sehr lehrreich. wenn da auch nicht viel 
über die berechnung drinsteht ;) aber intteressant & nützlich auf alle 
fälle.
thx

Autor: pumpkin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ohne mir die vorigen beiträge durchgelesen zu haben boste ich dir ein 
link zu einem script wo thermische berechnung für halbleiter einfach und 
gut gezeigt wird:

http://profgossner.members.winisp.net/pdf/Kapitel21.pdf


pumpkin

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.