Mevcut projelerimden birinde mevcut bir 24 VDC kaynağından 5 V'luk mantık beslemem için D2PAK paketinde bir MC7805 kullanıyorum . Devre tarafından gerekli akım 250 mA. Bu, MC7805'in tükenmiş bir gücü ile sonuçlanır:

$P=(24\ V-5\ V)*230\ mA=4.37\ W$

PCB, içinde MC7805 bulunan küçük bir plastik yuvaya monte edilmelidir. Düzenleme şöyle:

Bu nedenle, örneğin bunlar gibi soğutucuların kullanılması mümkün değildir. Ayrıca muhafazanın kendisi oldukça küçük bir hacme sahiptir ve ısınır.

Bu termal sorunu çözmeye çalıştığım ilk adım, pede vias eklemek ve PCB'nin diğer tarafında açık bir ped yapmaktı. Bunun gibi, muhafazanın dış tarafındaki ısıyı dağıtmak istiyorum. Görünüşe göre MC7805'in termal aşırı yük koruması yaklaşık bir dakika sonra devreye girdiğinden bu yeterli değildi.

Böylece PCB'nin arkasındaki açıkta bulunan pete küçük bir soğutucu ekledim ve şimdi çalışıyor gibi görünüyor (soğutucu hala sıcak oluyor!).

Deneme-yanılma yaklaşımımın yanı sıra, bu termal tasarımı biraz daha iyi anlamak ve optimize etmek istiyorum (şu andan itibaren bağlantının sıcaklığının ne olacağını söyleyemem ve bu yüzden bunun ne kadar güvenilir olacağını bilmiyorum.) ).

Birkaç soru daha okudum , ancak şu ana kadar hala tam olarak net değilim (hatta akım, güç ve sıcaklık gibi dirençler, termal direnç gibi sıcaklıklar, termal tasarım beni şaşırtıyor).

Yani bu tasarımla ilgili birkaç sorum olacak:

• Vias kullanırken, geçişin kaplaması ısı iletir, geçiş deliğindeki hava az veya çok izole edilir. Bu yüzden lehim ile doldurulmamışsa, termal direnci yukarıdan aşağıya katmana indirgemek için viyalin bakır alanını maksimize etmek istersiniz. Lehim durma maskesini açık tuttuğumda viyallar lehim macunu ile kapatılmalı ve tekrar akış lehimleme sırasında doldurulmalıdır. Üst ve alt katman arasındaki termal direnci en aza indirmek için, mümkün olduğunca 'delik' alanına sahip olmanın en iyisi olacağını varsayıyorum. Bu varsayım doğru mu?

• Bir var mı 'inanılmaz değil karmaşık' kavşak ve alt ped arasındaki ısı direncini hesaplamak için bir yol?

• Değilse, bir şekilde bu termal direnci ölçebilir miyim (bir sıcaklık sensörüyle)?

• Üst ped ve D2PAK muhafazası da ısıyı dağıtacağından. Direnç analojisini takip ederek bunları paralel olarak koyabilir miyim ? Bu sistem için termal direnç ağı nasıl görünür?

Bu termal tasarımı daha da optimize etmek istiyorum.

Ben edemez konut ve PCB boyutunu artırmak.

Ben edemez bir fan ekleyin.

Ben edemez Üst tabaka ped boyutunu artırmak.

Alt pedin boyutunu 20 mm x 20 mm olan maksimum seviyeye yükselttim (yukarıdaki resimde her iki pedin de 15 mm x 15 mm olduğu belirtiliyor).

• İyileştirebileceğim başka şeyler görüyor musunuz?

Tamam, ilk önce termal mühendisliği hakkında küçük bir astar kullanmaya çalışacağım, çünkü daha iyi bir şekilde ele almak istediğinizi söylüyorsunuz. Terimleri anladığınız, matematiğin bir kısmını gördüğünüz, ancak gerçek bir sezgisel anlayış henüz geliştiremediğiniz, 'Ah hah!' ampulün sönmesiyle birlikte henüz gerçekleşmedi. Olmak çok sinir bozucu bir nokta! Endişelenme, devam edersen alırsın.

Termal malzeme ile ilgili en önemli bölüm:

1. Tam olarak tek yönlü elektrik gibi. Öyleyse ohm yasasını kullanalım.

Isı akışı aynı akım akımı gibidir, sadece “geri dönüş” yoktur, ısı daima daima yüksek potansiyelden düşük potansiyele doğru akar. Potansiyel bu durumda, ısı enerjisidir. Güç bizim akımızdır. Ve uygun olarak, termal direnç ... dirençtir.

Aksi takdirde, tamamen aynıdır. Watt amperdir, şu anki. Ve gerçekten, bu daha mantıklı, çünkü daha fazla watt daha fazla ısı akışı anlamına gelir, değil mi? Ve tıpkı voltaj gibi, buradaki sıcaklık görecelidir. Herhangi bir noktada mutlak sıcaklıktan değil, sadece şeyler arasındaki sıcaklık farkından veya potansiyel farktan söz ediyoruz. Yani, 10 ° C'lik bir sıcaklık potansiyeli olduğunu söylediğimizde, bu sadece bir şey hakkında konuştuğumuz diğerinden 10 ° C daha sıcak demektir. Ortam sıcaklığı bizim 'yerimiz'. Tüm bunları gerçek mutlak sıcaklıklara çevirmek için, ortam sıcaklığının ne olduğu üzerine ekleyin.

LM7805'inizin ısı üreten şeyleri, kusursuz akım kaynakları olarak kusursuz bir şekilde modellenmiştir. Güç akım olduğundan ve sürekli olarak 4,4W ısı üreten sabit bir güç cihazı gibi davrandığından, 4,4A üreten sabit bir akım kaynağı gibidir. Tıpkı sabit akım kaynakları gibi, sabit bir güç kaynağı da akımı / gücü korumak için ihtiyaç duyduğu kadar yüksek (sıcaklığı sabit akım kaynağının voltajı gibi) arttıracaktır. Ve akacak akımı ne belirliyor? Isıl direnç!

1 ohm, 1A'yı itmek için 1 voltluk potansiyel farkına ihtiyacınız olacağını söylüyor. Aynı şekilde, birimler korkak iken (° C / W), termal direnç aynı diyor. 1 ° C / W tıpkı bir like gibidir. Bu dirençten 1 watt termal 'akım' almak için 1 ° C sıcaklık farkına ihtiyacınız olacak.

Daha da iyisi, voltaj düşmesi, paralel veya seri termal devreler gibi şeyler, hepsi aynı. Isıl direnç, ısıl yolunuz boyunca ('devre') daha büyük toplam ısıl direncin yalnızca bir parçasıysa, o zaman herhangi bir ısıl direnç boyunca 'voltaj düşüşünü' (sıcaklık artışı) bulabilirsiniz; bir direnç boyunca voltaj düşüşü. Paralel dirençlerde olduğu gibi, 1 / (1 / R1 .... 1 / Rn) dizisine bunları ekleyebilirsiniz. Hepsi işe yarar ve istisnasız.

2. Fakat olayların ısınması zaman alır!

Ohm'un yasası gerçekten bir yasa değildir, fakat aslen emperik bir modeldi ve daha sonra fark edilen Kirchoff yasasının sadece DC sınırıydı. Başka bir deyişle, ohm yasası yalnızca kararlı durum devreleri için işe yarar. Bu aynı şekilde termaller için de geçerlidir. Yukarıda yazdıklarımın tümü, bir sistem dengeye ulaştığında geçerlidir . Bu, gücü harcayan her şeyin (sabit 'mevcut' güç kaynaklarımız) bir süre boyunca bunu yapmasına izin verdiğiniz anlamına gelir ve bu nedenle her şey sabit bir sıcaklığa ulaşır ve yalnızca gücü artırarak veya azaltarak her şeyin bağıl sıcaklıkları değişir.

Bu genellikle çok uzun sürmez, ancak anlık değildir. Bunu açıkça açıkça görebiliyoruz çünkü işler ısınmak için zaman alıyor. Bu termal kapasitans olarak modellenebilir. Temel olarak, şarj olmaları zaman alacak ve dengeye ulaşana kadar sıcak bir nesne ile soğuk bir nesne arasında büyük bir sıcaklık farkı göreceksiniz. Nesnelerin çoğunu, aralarında bir kapasitör bulunan en az iki seri direnç (bir termal temas noktası ve diğeri için, örneğin pedinizin üstü ve altı) olarak düşünebilirsiniz. Bu, özellikle önemsediğimiz ya da faydalı değil, umursadığımız tek şey sürekli hal, ama tamamlıktan bahsedeceğimi düşündüm.

3. pratikler

Isıyı elektrik akımı akışına eşitliyorsak, bunların hepsi de nerede akıyor ? Çevreye akıyor. Tüm amaç ve amaçlarımız için, çevreyi, içine kaç watt koyduğumuzu düşünmeden sabit bir sıcaklığı koruyacak dev, sonsuz bir soğutucu olarak düşünebiliriz. Tabii ki bu durum tam olarak böyle değil, odalar ısınabilir, bir bilgisayar kesinlikle bir odayı ısıtabilir. Ama 5W durumunda, sorun değil.

Bağlantının kasaya olan ısıl direnci, sonradan paza, pedin, pcb'nin diğer tarafındaki pedin, alt pedin soğutucuya ve son olarak da havadaki soğutucu, toplam termal devremizi ve eklenen tüm termal dirençleri oluşturur. bizim gerçek termal direncimiz. Baktığınız grafikler, toplam sistemin değil, sistemin bir parçasının dirençlerine bakıyorlar. Bu grafiklerden, bir kare bakırın bir watt verdiğini ve sadece 50 ° C yükselebileceğini düşünürdünüz. Bu, yalnızca devre kartı büyülü ve sonsuz büyükse ve asla ısınmayacaksa geçerlidir. Söz konusu kavşak devre kartından 50 ° daha sıcak olacaktır, ancak devre kartını 200 ° C'ye ısıtmanız çok yararlı değildir. Çalışma sıcaklığını da aştınız.

Talihsizlik gerçeği, doğal konveksiyonun soğutmada oldukça korkunç olmasıdır. Soğutucuların, konveksiyonla soğutmayı arttırmak için çok fazla yüzey alanı vardır ve ışınımlı soğutmayı artırmak için genellikle siyah renkte anotlanır (siyah nesneler en fazla ısı yayarken parlak / yansıtıcı nesneler neredeyse hiç yayılmaz. Tıpkı bir anten gibi, iletimde iyi olmak ve bu yüzden siyaha kadar koyu olan şeyler güneşte bu kadar ısınır ve parlak şeyler de neredeyse hiç ısınmaz. Ancak, çoğu soğutucuların doğal taşınımlar için oldukça yüksek bir termal dayanıma sahip olduğunu göreceksiniz. Veri sayfasını kontrol edin, genellikle soğutucuların termal dirençleri, soğutucu üzerindeki belirli bir minimum CFPM hava akımı için olanlardır. Başka bir deyişle, hava üfleyen bir fan olduğunda. Doğal konveksiyon çok olacak termal performansta daha zayıf.

Kavşak ile soğutucu arasındaki termal dirençlerin korunması nispeten kolaydır. Lehim birleştirmeleri ihmal edilebilir termal dirence sahiptir (lehimin kendisi çok iyi bir ısı iletkeni olmasa da, en azından bakırla karşılaştırıldığında) ve bakır sadece gümüşten ikincilidir (normal, egzotik olmayan malzemeler arasında en az. Elmas, grafen vb. termal olarak daha iletkendir ancak Digikey'de de mevcut değildir). Bir devre kartının cam elyafı substratı bile ısı iletmekte tamamen korkunç değildir. İyi değil, ama korkunç da değil.

Sert kısım, ısının çevreye yayılmasını sağlıyor. Bu her zaman boğulma noktasıdır. Ve mühendisliğin neden zor olduğunu. Şahsen, ben yüksek güçte DC / DC dönüştürücüler tasarlarım (diğer şeylerin yanı sıra). Verimlilik istediğiniz bir şey olmayı bırakır ve İhtiyacınız olan bir şey olur. Bir DC / DC dönüştürücüyü olması gerektiği kadar küçük hale getirmek için% verimlilik İHTİYACINIZ nedeniyle ek atık ısı alamayacaksınız. Bu noktada, tek tek bileşenlerin ısıl dirençleri anlamsızdır ve hepsi yine de bir bakır levha üzerine sıkıca bağlanmıştır. Tüm modül dengeye ulaşana kadar ısınır. Hiçbir bireysel bileşen teorik olarak aşırı ısınmaya yetecek kadar ısıl direnç göstermez, ancak büyük bir nesne olarak tüm tahta ısınabilir, eğer yapabilirse, kendini söküp kaldırabilir.

Ve daha önce de söylediğim gibi, doğal taşınım, bir şeyleri soğutmak için gerçekten korkunç . Aynı zamanda öncelikle yüzey alanının bir işlevidir. Bu yüzden bir bakır levha ve aynı devre alanına sahip bir devre kartı çevreye çok benzer termal dirençlere sahip olacaktır. Bakır, ısıyı bunun boyunca daha düzgün hale getirecek, ancak cam elyafından daha fazla watt tutamayacak.

Yüzey alanına iniyor. Ve sayılar iyi değil. 1 cm ^ c, yaklaşık 1000 ° C / W termal direnç gösterir. Bu nedenle, 100 mm x 50 mm olan nispeten büyük bir devre kartı, her biri bir santimetrekare olan 50 kare ve her biri 1000 ° C / W'lik bir paralel termal direnç olacaktır. Bu yüzden, bu kart, 20 ° C / W'lik bir ortama dayanıklıdır. Yani, 4.4W durumunda, tahtada ne yaptığın önemli değil, pedin boyutu, ısıl viyar, herhangi biri. 4.4W, bu kartı ortamın yaklaşık 88 ° C üstüne kadar ısıtacaktır. Ve etrafta dolaşmak yok.

Soğutucuların yaptığı şey, çok fazla yüzey alanını küçük bir hacme katlamaktır ve bu nedenle birini kullanmak, genel termal direnci azaltır ve her şey daha az ısınır. Ama hepsi ısınacak. İyi termal tasarım, ısının akışını nereye koyduğunuzdan, widget'ınızdan çıkardığı yerden yönlendirmekle ilgilidir.

Soğutucu ve muhafaza kurulumunuzla oldukça iyi bir iş çıkardınız. Ama yanlış şeyler hakkında endişeleniyorsun. Pedin ısıl direncini pcb üzerinden hesaplamanın basit bir yolu yoktur, ancak azalan sert geri dönüşlere çarpmadan önce, pedlerin alanlarının sadece% 17'sini alır. Genellikle 1 mm aralıklarla 0.3 mm vias kullanmak ve bu şekilde termal pedi doldurmak size alacağınız kadar iyi verecektir. Sadece bunu yapın, gerçek değer hakkında endişelenmek için hiçbir nedeniniz olmaz. Sistemi bir bütün olarak önemsiyorsun, tek bir kavşaktan değil.

Kavşaktan özellikle daha büyük devre kartına ve ısının ortama yayılacak yüzeylere olan ısıl direncinin çok yüksek olduğu bir sorun yaşadınız, bu yüzden bileşen aşırı ısındı. Isı yayan yüzeyin geri kalanına yeterince hızlı bir şekilde yayılamadı ya da olabilirdi, ama onu çevreye yeterince hızlı bir şekilde dağıtacak kadar yüzey yoktu. Her iki olasılığı da LM7805'ten soğutucuya düşük empedanslı bir termal yol vererek, kendisinin daha fazla yüzey alanı ve ısının kaçması için fazladan fazla yer sağladığını ele almış oldunuz.

Muhafaza, devre kartı vb. Elbette sonunda ısınacaktır. Elektrik akımı gibi, dirençle orantılı olan tüm yolları izler. Daha az toplam direnç sağlayarak, LM7805'in termal bir 'akım' kaynağı olarak çok fazla ısınması gerekmez ve diğer yollar aradaki vat miktarı ('mevcut') böler ve en düşük direnç yolu (soğutucu) orantılı olarak alır. sıcak. Soğutucuya tercihli bir termal yol sağlayarak her şeyi düşük bir sıcaklıkta tutuyorsunuz. Ancak, diğer her şey hala yardımcı olacak ve hala daha fazla veya daha az derecede ısınacak.

Bu nedenle, özel madde işareti sorularınızı cevaplamak için: Birleşim yerinin alt altlığa olan termal direncini ölçmeniz gerekmez ve bunun yararlı bir bilgi olmadığını bilmek gerekmez. Bu hiçbir şeyi değiştirmeyecek ve zaten sahip olduğunuzun ötesinde gerçekten geliştiremezsiniz.

Bu kadar çok gücün dağıtıldığı doğrusal bir regülatör kullanılması tavsiye edilmez. PCB'niz bir ısıtıcı gibi olacak. Bu, 5,52 watt gücünden sadece 1,15'in sizi yüzde 20,8'e varan verimlilik sağlayan yararlı bir güç olacağı anlamına gelir. Bu korkutucu derecede düşük.

Verimliliği artırabilir misiniz? Evet tabi ki. Eğer 110 / 230VAC kaynak kullandıysanız, trafo ile voltajı daha uygun olana indirgeyebilir, daha sonra 12VDC'ye dönüştürüp giriş olarak kullanabilir ve 2.76 watt'tan 1.15 watt kullanabilirsiniz, bu da size yüzde 41.7 verimlilik sağlar. Giriş geriliminin düşürülmesi yardımcı olur. Elbette, düşük düşme (LDO) voltaj düzenleyicileri olarak kabul edilse bile, enerji açısından çok etkili olamayacakları gerçeğini anlamalısınız. Bunu yapmaları gerekiyordu çünkü regülatör parçalarında voltaj düşmesi var. Regülatörü sadece enerji kaybı çok düşük olduğunda kullanırdım ve hızlı bir çözüm isterdim.

Gördüğüm gibi, bu öneri muhtemelen zaten bir 24VDC kaynağınız olduğundan bir seçenek değildir. Öyleyse her zaman bir anahtarlama düzenleyicisi kullanmasını öneririm. Pek çok üretici tarafından sağlanan pek çoğu vardır - Linear Technology, Maxxim, TI, vs. Çoğu, faydalı bir rehber olabilecek bazı şemalar ekler. Birçoğu daha fazla tweaking olmadan çalışır. Veri sayfalarını doğru okuduğunuzdan ve bileşenleri yerleştirildiği şekilde yerleştirdiğinizden emin olun; yüzde 90 verimlilik veya daha fazlasını elde edin.

İyileştirebileceğim başka şeyler görüyor musunuz?

Çok fazla düşünmeden, yaklaşık 10 11 12 13 aklıma geldi.

1. Termal Ped Alanı
2. Vaka Termal Direnç Bağlantısı
3. İnce PCB
4. Bakır veya Gümüş Dolgulu Vize
5. Termal Epoksi
6. MCPCB
7. Termal Enkapsülanlar
8. Saf bakır
9. Isı Yayıcı Uçaklar
10. Vaka Yayımı
11. Havalandırma delikleri
12. Oryantasyon
13. Switcher
    

On Semi'yi kullandığınız termal şema ile kullanıyor olabilirsiniz.
Veri sayfasına bakarken, bakmak için en önemli özellikler nelerdir?

Bu cihaz için iki tane var.

Termal Ped Alanı

Semi's'in% 73'ünde STS'nin büyüklüğü daha küçüktü.

STS pad     12.20 x 9.75 = 118.95
ON Semi pad 10.49 x 8.38 =  87.9062 

Vaka Termal Direnç Bağlantısı

STS, Termal Pad'e Karşı Termal Direnç Bağlantısı On-Semi'den % 40 daha azdır

On Semi 5 C°/W
STS     3 C°/W  40% Less 

İnce PCB

Termal İletkenlik ile Kolayca Çift veya Üçlü Termal.

Termal İletkenlik Formülü

d Mesafe

PCB'yi inceltin (daha küçük mesafe) ve Termal Vias'ın Termal İletkenliğini Artırın.

Laminat Kalınlığı: 0.003 "ila 0.250"

Akım PCB kalınlığı 0.062

0.031'e düşürmenin maliyeti yoktur ve Termal İletkenliğinizi ikiye katlarsınız.

370HR PCB Malzemesi yüksek sıcaklığa sahip FR4'e benzer, ancak iletkenliği üçe çıkaracak çok makul bir şarjla 0.020 kalınlıkta mevcuttur .

Bakır ve Gümüş Dolgulu Vize

PCB üreticileri bir süredir bakır dolgulu mikro üretmektedir.
Bakır havadan daha iyi iletken.

Bakır veya gümüş

Termal Epoksi Dolgulu Vize

Bakır, satıcınız ve cüzdanınız için işe yaramazsa, viyadları standart termal epoksi ile doldurun. Termal expoxy'nin iletkenliği her zaman artmaktadır.

İletken olmayan dolgu, 0.25 W / mK'lik bir termal iletkenliğe sahiptir, oysa İletken macunlar, 3.5-15 W / mK arasında herhangi bir yerde bir termal iletkenliğe sahiptir. Buna karşılık, elektrolizle kaplanmış bakır, 250W / mK'den daha fazla bir termal iletkenliğe sahiptir.

Termal Enkapsülanlar

Tahtayı termal iletken malzemelerle kaplayabilirsiniz. Havadan daha iyi. Mean Well bunu HLG serisi gibi güç kaynaklarına yapar.

1. Underfills ve Encapsulants
2. Termal Olarak İletken Yapıştırıcılar, (Tek Parça veya İki Parça)
3. EMI Koruyucu ve Kaplama
4. Elektriksel veya Isıl İletken Yapıştırıcılar
5. Sarkmayan Yapıştırıcılar veya Jeller
6. Elektriksel Olarak İletken Yapıştırıcılar, (Epoxy ECA veya Silicone ECA)
7. Yüksek Performanslı Epoksi, örneğin Düşük CTE Epoksi
8. Düşük CTE Yapıştırıcılar
9. Konformal Kaplama veya Saksı veya Kapsülleme
10. Özel Uygulamalar için Epoksi Yapıştırıcılar, örneğin LED için Optik epoksi
11. Termal Boşluk Dolgu Malzemeleri
12. Termal Olarak İletken Yapıştırıcılar, (Tek Parça veya İki Parça)
13. RTV Sızdırmazlık Elemanları veya Isıyla Sertleşen Yapıştırıcılar ve Sızdırmazlık Malzemeleri

MCPCB

Metal Çekirdek PCB

Birisi Alüminyum PCB bahsetti. Bakır PCB'nin tedarikçilerinden bazıları, Alüminyum'un yerine bakır da tedarik eden Bakır PCB'den hiç kimse söz etmedi.

Katı bakır

Saf bakır

Termal Ped'iniz HASL kaplıdır, neden çıplak bakır kullanılmamalıdır.

Çoğu bakır oksidasyonu için endişe eder. Ben oksidasyonu severim. Bana deli diyebilirsin ama bakır salınması sadece 0.04. Bu cilalı bakır için, oksitlenmiş bakır, oksitlenmiş alüminyum ile aynı, 0.78'dir.

Bir bakır pedin ne kadar dağıldığını hesaplayın.

Bileşen watt değerini girin, bakır alanı sıcaklık olsun.

Isı Yayıcı Uçaklar

İç katmanlar, yayılma düzlemleri oluşturmak için gömülerek kullanılabilir. Termal viya kavramı, ısı yayıcı olarak kullanılan iç katmanlara dayanır.

Vaka Yayımı

Bu durum, yüksek termal iletimi ve yüksek yayıcılığı olan bir polimerden yapılabilir.

Termal İletken Polimerler

Havalandırma delikleri

Devridaim için PCB'de delik delme. Muhafazadaki havalandırma delikleri.

Oryantasyon

Kutunuz baş aşağı.

Alttaki soğutucuların en kötüsü. Yan ya da üst çok daha iyi.

Bu 500 Watt pasif soğutmalı cihaz 25.0 ”L x 15” W x 3 ”H
Soğutucu cihazın üzerine monte edilmiştir.

Switcher

Bu doğrusal bir regülatör için bir iş değildi. Bir değiştirici kullanırsanız bu sorunlara sahip olmazsınız. Birisinin 78xx boyutunda veya daha küçük bir kasaya anahtarlayıcı yerleştirdiğini düşünüyorum. Dışarıdalar ve ucuzlar.

BASİT 2,00 $ KÜÇÜK 10µH İndüktör 24V _giriş , 5V _çıkış , 250mA İLE ANAHTAR

BOM

Cin   TDK          C1005X5R1V225K050BC $0.10
Cout  MuRata       GRM31CR61A226KE19L $0.15
L1    Coilcraft    LPS4018-103MRB  $0.80
Rfbb  Vishay-Dale  CRCW0402383KFKED
Rfbt  Vishay-Dale  CRCW04022M00FKED
Rpg   Vishay-Dale  CRCW0402100KFKED
U1    TI           TPS62175DQCR  $1.00

Neden Fan Yok?

Hiç kimse hayranlardan hoşlanmaz. Niye ya?

Bu benim on fikrimden sayılmaz.

“Doğal konveksiyon, soğutma şeylerinde gerçekten çok korkunç” nedeni, hava akışına ihtiyaç duymasıdır. Ve çok da ihtiyacı yok. Sadece küçük bir hava akımı olayları büyük ölçüde iyileştirecektir.

Bu minik 30db (A) fanlarla bazı deneyler yapıyorsanız. Biri 4.5 cfm, 0.32 Watt ve 40mm çapında, diğeri 13.2 cfm, 0.34 watt ve 60mm çapındadır.

LED'i 20 watt'ta çalıştırma, 13.2 cfm fan

61.2 ° C ve 44.6 ° C, vantilatör ile

Yukarıdaki fanı 90 Watt'lık bir LED ile test ediyordum. Zavallı şey, bağlantı pedleri şimdiye kadar iki kez erimiş. Şey, Cehennemden geçti, hayata 80 Watt olarak başladı. Kullanılan ve kötüye kullanılan.

LED 1 "x 0.125" x 12 "bakır çubuğa monte edilmiştir.

Fanı LED'in üzerindeki bakır çubuğun arka tarafına yerleştirirdim.

Bu hardal renkli şey bir termometredir.

Bu güç kaynağı, termal epoksi ile kapsananlardan biridir. 600 Watt'a çıkın, fan yok. 7 yıl garanti

BTW Çeşitli termistörleri denedim ve kapsüllenmiş Vishay NTCLG camını beğendim.

LED'li ikinci fotoğrafta kırmızı bir daire var, orada çirkin bir termistör var, ancak bir Phillips Luxeon Rebel LED'in termal yüzeyini gösterecek bir daire var. Bu panoya monte edilen LED, Cree XPE'dir. Çemberin altında bir Luxeon, çok üzgün bir şekilde, yanık kurbanı.

Şimdi bu termal yönetim kurulu konseptinin karşı tarafına geçmesi benim için işe yaramıyor. Her LED üreticisinin önerdiği şey budur. Ne yapacağımı söylemekten hoşlanmıyorum.

Gördüğün gibi ben zaten yaptım.

PCB üzerindeki termal viyallar (mavi daire)

Bu termal yoluyla ne kadar iyi yaptığını.

Son satır hepsini açıklar. 375 mA ve 129 ° C.

Camgöbeği kolonu fotosentetik aktif radyasyondur. En iyi verim, sıcaklığın 3.5 PAR / Watt'ta 45-50 ° C civarında olduğu, ancak 1 Amp derecenin 1 / 10'u kadar 100mA olduğu yerdi. Yani termal viyallar onu kesmeyecek.

BURADA NEREDE GELDİĞİM

En az direnç gösteren yol, tahtanın arkasından DEĞİLDİR.

PCB zayıf (0.31) ve bakır çubuğun altında görmek zor. Vidalar büyük tutuşların içinden termal yüzeyde geçer.

LED'lerin termal yüzeyi bolca bakır ile üst tarafa lehimlenmiştir. 2-4 oz bakır pedinin termal direnci, termal viyallara sahip FR4'ten çok daha azdır.

Bu yüzden PCB'yi bakır çubuğa monte ediyorum. Burada gösterilen bakır çubuk 0,62 "kalın ve 0,5" genişliğindedir. Test ettiğim birçok kalınlık ve çeşitliliğim var.

Bunlar Cree XP-E Deep Photo Red 655nm.

Orada bitmiyor.

Luxeon Rebel ES Royal Blue 450nm LED'li bu LED, 0.125 "kalınlıkta bir bara sahip.

SIKIŞMA DİRENCİ YOLU ...

Yani en az direnç olan yol

• LED termal pedden
• PCB theraml pedine
• bakır çubuğa
• yuvarlak bakır boruya

Evet bakır boru, 1/2 "su borusu.

En zayıf halka PCB bakır peddir. Bu ince

Bakır borunun sağında suyla pompalanan bir boru var.

Su kulesi

Sağdaki yükseltici, suyu alt hazneden üstteki su haznesine su pompalayan boruyu içerir.

Buna değdi?

350mA'da (129 ° C) yanmakta olan tahta 700mA'da (Imax) çalışıyor ve üzerinde yoğunlaşma oluşuyorsa, buna değer olduğunu düşünüyorum.

Ortam 23 ° C, 30 Watt PCB, LED kasa sıcaklığı 21 ° C

Termal konfigürasyon analiziniz biraz eksik gibi görünüyor - özellikle bakır hava arayüzü söz konusu olduğunda.

Soruna dirençli bir bölücüye benzer şekilde davranabilirsiniz. Havaya olan bağlantınız gerilimdir (70) ve akım, dağıtmanız gereken güçtür (4.5). Toplam termal çözümünüzün 15 derece / watt veya daha az olması gerekiyor. Bu serideki tüm parçaların toplamıdır; birleşim-bakır1, bakır1-bakır2, bakır2-hava.

Alıntılanan şekilden görebileceğiniz gibi, basit bir bakır düzlemdeki cihaz, düzlem boyunca ısı akışı belirginleşmeye başladığından, 3W'ın üzerinde (daha büyük bir düzlemde bile) çalışmaya zorlanacaktır. Bunu hesaplamak önemsiz değil.

Senaryonuzda, PCB'nin yalnızca arka tarafı ısıyı dağıtmada etkilidir (üst kısım dengeye ulaşmak için biraz zaman alabilir, ancak daha sonra enerji emilimini durdurur). Sadece arka tarafını düşünün. Belki 0,5 W kapaktan geçer (bunu paralel bir ağ olarak görür) ancak direnç yüksek olacak ve tüm bileşenleriniz sıcak tutulacaktır.

Zaten soğutucu için 15 derece / watt'tan daha iyi bir seviyeye ulaşmanız gerektiğini görebilirsiniz. Muhtemelen 10 derece / watt pasif bir radyatör için kabaca ne anlama geldiğini bulmak için havadaki iyi bir başlangıç ​​noktası olacaktır (ve herhangi bir konvektif hava akımı fark yaratabilir). Zaten bu, ortamın 45 derece üzerinde bir soğutucu yüzey ılıman anlamına gelir.

Tamponunuzun verimliliğini değerlendirmek için, PCB'nin iki tarafı arasındaki sıcaklık düşüşünü ölçmeniz gerekir. Bu, pedin açık kenarında olabilir, ancak ısı emicisinin termal direncinden çok daha az olması muhtemeldir. Belki 2W'lık bir güç seviyesini hedefliyorsanız, sonuçta daha anlamlı olurdu, ama zaten bir çeşit soğutucuya ihtiyacınız olduğunu biliyorsunuz.

İnsanların ortak hatalarından biri - başkalarının insan simülasyonlarına benzetmez veya bakmazlar. PCB bakır ısı iletimini temel alan her tasarım en iyi durumda yaklaşık 2 W ile sınırlıdır. Bunun nedeni bakır kesitinin çok küçük olmasıdır. Simülasyonda, çok fazla viyazili büyük bakır pedlere rağmen sıcak elementin etrafındaki sıcak nokta gibi görünüyor.

Bazı raf tipi ısı emici ürünleri almayı veya alüminyum (metal çekirdek levha) PCB'ye gitmeyi önerebilirim. Her durumda, strateji hava temas alanını en üst düzeye çıkarmak ve aynı zamanda birleşim noktası ile radyatörün her bir noktası arasındaki "ısı direncini" (aslında ısı iletkenliğini arttırmak) azaltmaktır.

Birçok soruyu tek bir gönderide birleştirdiğinizden ve diğerleri diğer sorularınızı ele aldığından, kısmi bir cevap vereceğim.

Değilse, bir şekilde bu termal direnci ölçebilir miyim (bir sıcaklık sensörüyle)?

Arayüz boyunca akan ısının olduğunu biliyorsunuz (~ 4.4 W). Başka bir cevabın söylediği gibi, sistemin dengelenmesini beklerseniz, PCB üst kısmından çıkan ısı oldukça düşük olacaktır.

Vaka kartı arabirimine mümkün olduğunca yakın panonun üstüne bir termistör yerleştirin. Tahtanın alt tarafına bir tane daha yerleştirin. Şimdi ölçebilirsin$\Delta{}T$.

Şimdi, en azından kabaca, tahtanın ısıl direncini, birini diğerine bölerek tahmin edebilirsiniz.

Sorularınıza zaten cevaplarınız olduğundan, "pratik" bir çözüm önermek istiyorum .
Regülatörü plastik muhafazanın dışına yerleştirin. Bu şekilde üretilen ısı, plastik mahfazanın içindeki bileşenleri etkilemeyecek ve geçmesi daha az "engel" içerdiğinden daha kolay bir şekilde dağılabilecektir.