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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Temperatur am Kühlkörper


Autor: Manfred (Gast)
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Hallo,

an einem Transistor 2N2955 werden ca. 15W in Wärme umgesetzt.
Zuerst meine Berechnung.

Maximale Silizumtemperatur 125°C
Übergangswiderstand Silizium/Gehäuse 1,4k/W
Umgebungstemperatur 40°C

                            Siliziumtemperatur - Umgebungstemperatur
Maximaler Wärmewiderstand = ----------------------------------------
                                         Verlustleistung

                            125°C - 40°C
                          = ------------ = 5,6666... k/W
                                  15W

Dann bleiben für den Kühlkörper ca. 4,3k/W übrig.
Wenn ich diesen Kühlkörper verwende habe ich bei den genannten 
Bedingungen 125°C am Silizim un an der Oberfläche des Gehäuses des 
Transistors 104°C.

Aber wie kann ich die Oberflächentemperatur am Kühlkörper berechnen. 
Nein es sind nicht 40°C.

Gruß Manfred

Autor: A.K. (Gast)
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Sind die 125°C mit Absicht so niedrig? Der 2N2955 kann 200°C.

Vergiss der Kontaktwiderstand Gehäuse-KK nicht.

"Die" Oberflächentemperatur vom KK gibt es nicht. Die einzig bekannte 
KK-Temp ist die am Kontakt zum Transistor.

Autor: Manfred (Gast)
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Die 125°C war nur eine Annahme.

Die Überlegung zu meiner Frage war, ob die Oberflächentemperatur des 
Kühlkörpers mit einfachen Mitteln berechnet werden kann, um z. B. eine 
mögliche Gefahrenquelle für Verbrennungen zu ermitteln. Oder es könnte 
eine lokale Erwärmung der Umgebung brechnet werden. Hieraus könnte dann 
auf einen Einfluß auf benachbarte Bauteile geschlossen werden.

Gruß

Manfred

Autor: A.K. (Gast)
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Einigermassen witzlos - die Temperatur im Kern des KK ist sehr viel 
höher als am Ende der Rippen. Und das ganze hängt dann noch massiv vom 
Luftstrom ab. Sicherlich lässt sich sowas berechnen, aber bis du damit 
fertig bist, hast du das ein zigmal aufgebaut und nachgemessen.

Autor: Stefan Gemmel (steg13)
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Rechne doch Wärmewiderstand des Kühlkörpers x Leistung + Raumtemperatur
Normalerweise stimmt das in der Praxis (nach meiner Erfahrung)

Oder ist das zu ungenau?

Autor: A.K. (Gast)
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Zunächst solltest Du festlegen, was genau du rauskriegen willst.

(1) Die maximal irgendwo am KK messbare Temperatur?
(2) Die Temperatur am Ende einer Kühlrippe? An welcher?
(3) Die Temperatur der abströmenden Luft?
(4) Die Temperatur eines nicht im Luftstrom befindlichen Bauteils in der 
Nähe (Einfluss von Strahlungswärme)?

Sind alles völlig unterschiedliche Werte.

Und das ganze natürlich abhängig von der exakten Bauform eines 
bestimmten Kühlkörpers und mit einem ganz bestimmten Luftstrom. Ohne 
Randbedingungen kriegst du keine Temperatur raus, sondern bloss eine 
Wärmemenge.

@Stefan: Mit der Formel gibt's nur die Temperatur am Kontakt zwischen 
Halbleiter und KK. Der Rest vom KK liefert u.U. erheblich niedrigere 
Werte.

Viel Spass.

Autor: Stefan Gemmel (steg13)
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na stimmt doch etwa - er will die maximale Temperatur, damit sich 
niemand verbrennt. Ich kann ja niemand vorschreiben wo er drangreift.
Aussedem hat Manfred noch nicht geschrieben wie genau es sein soll.

Autor: Manfred (Gast)
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Für eine Abschätzung der Oberflächentemperatur könnte das so gehen wie 
Stefan Gemmel es beschrieben hat.
Ich dachte die Oberflächentemperatur wäre gringfügig höher als die 
Raumtemperatur. Mein Denkfehler war die Umgebungstemperatur. In der 
Literatur (Das komplette Werkbuch Elektronik, Dieter Nührmann) ist das 
der Wert der in >1m Abstand gemessen wird.
An der Oberfläche wären demnach theoretisch bis maximal 104,5°C (40°C + 
15W * 4,3k/W) möglich. Die sich in der Umgebung auf 40°C abkühlen.
Durch einen Kühlkörper mit geringerem Wärmewiderstand ließe sich diese 
dann reduzieren.
Danke für die Unterstüzung

Gruß

Manfred

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