Безкоштовна технічна бібліотека

Електрозварювання. Як розрахувати радіатор. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / зварювальне обладнання

 Коментарі до статті

Під час роботи напівпровідникового приладу у його кристалі виділяється потужність, що призводить до розігріву останнього. Якщо тепла виділяється більше, ніж розсіюється в навколишньому просторі, температура кристала буде зростати і може перевищити максимально допустиму. При цьому його структура буде незворотно зруйнована.

Отже, надійність роботи напівпровідникових приладів багато в чому визначається ефективністю їх охолодження. Найбільш ефективним є конвективний механізм охолодження, при якому тепло відносить потік газоподібного або рідкого теплоносія, що омиває поверхню, що охолоджується.

Чим більше поверхня, що охолоджується, тим ефективніше охолодження, і тому потужні напівпровідникові прилади потрібно встановлювати на металеві радіатори, що мають розвинену поверхню, що охолоджується. Як теплоносій зазвичай використовується навколишнє повітря.

За способом переміщення теплоносія розрізняють:

• природну вентиляцію;
• примусову вентиляцію.

У разі природної вентиляції переміщення теплоносія здійснюється за рахунок тяги, що виникає біля нагрітого радіатора. У разі примусової вентиляції рух теплоносія здійснюється за допомогою вентилятора. У другому випадку можна отримати великі швидкості потоку і, відповідно, найкращі умови охолодження.

Теплові розрахунки можна спростити, якщо використовувати теплову модель охолодження (рис. 18.26) Тут різниця між температурою кристала T_J та температурою середовища Т_A викликає тепловий потік, що рухається від кристала до навколишнього середовища, через теплові опори R_JC (кристал - корпус), R_CS (корпус - радіатор) та R_SA (Радіатор - навколишнє середовище).

Рис. 18.26. Теплова модель охолодження

Тепловий опір має розмірність °С/Вт. Сумарний максимальний тепловий опір R_JA на ділянці кристал - навколишнє середовище можна знайти за формулою:

де Р_ПП - Потужність, що розсіюється на кристалі напівпровідникового приладу, Вт.

Тепловий опір R_JC і R_CS вказується у довідкових даних на напівпровідникові прилади. Наприклад, згідно з довідковими даними, на транзистор IRFP250N, його тепловий опір на ділянці кристал-радіатор дорівнює R_JC + R_CS = 0,7 + 0,24 = 0,94 ° С/Вт.

Це означає, що якщо на кристалі виділяється потужність 10 Вт, то його температура буде на 9,4 ° С більша за температуру радіатора.

Тепловий опір радіатора можна знайти за формулою:

Пропонована нижче методика заснована на рекомендаціях щодо вибору алюмінієвих радіаторів серії Max Clip System™ фірми "AAVID THERMALLOY".

На рис. 18.27 наводяться графічні залежності між периметром перерізу алюмінієвого радіатора та його тепловим опором для природного (червона лінія) та примусового (синя лінія) охолодження повітряним потоком.

За умовчанням вважається, що:

• радіатор має довжину 150 мм;
• різниця між температурою радіатора T_S та температурою навколишнього середовища Т_а дорівнює ;
• швидкість примусового потоку охолодження дорівнює 2 м/с.

Якщо умови охолодження від прийнятих за умовчанням, то необхідну поправку можна внести, скориставшись графіками на рис. 18.28 – рис. 18.30.

Мал. 18.27. Залежності між перетином алюмінієвого радіатора та його тепловим опором

Мал. 18.28. Поправочний коефіцієнт на різницю температури радіатора та навколишнього середовища

Рис. 18.29. Поправочний коефіцієнт на швидкість повітряного потоку

Рис. 18.30. Поправочний коефіцієнт на довжину радіатора

Наприклад розрахуємо радіатор, що забезпечує охолодження транзистора ЕРСТ, що складається з 20-ти транзисторів типу IRFP250N. Розрахунок радіатора можна вести для одного транзистора, а потім отриманий розмір збільшити у 20 разів.

Оскільки на ключовому транзисторі розсіюється сумарна потужність 528 Вт, то кожному транзисторі IRFP250N розсіюється потужність 528/20 = 26,4 Вт. Радіатор повинен забезпечувати максимальну температуру кристала транзистора не більше +110 °С за максимальної температури навколишнього середовища +40 °С.

Знайдемо тепловий опір R_JA для одного транзистора IRFP250N:

Тепер знайдемо тепловий опір радіатора:

Знаючи максимальну температуру кристала та тепловий опір на ділянці кристал-радіатор, визначимо максимальну температуру радіатора:

За графіком (рис. 18.28) визначимо поправочний коефіцієнт Кт на різницю температури радіатора та навколишнього середовища:

Для охолодження радіатора використовується вентилятор типу 1,25ЕВ-2,8-6-3270У4, що має продуктивність 280 м3/год. Щоб обчислити швидкість потоку, потрібно розділити продуктивність на переріз повітроводу, що продувається вентилятором.

Якщо повітропровід має площу поперечного перерізу:

то швидкість повітряного потоку дорівнюватиме:

За графіком (рис. 18.29) визначимо поправний коефіцієнт K_v на реальну швидкість повітряного потоку:

Припустимо, що у нашому розпорядженні є велика кількість готових радіаторів, що мають периметр перерізу 1050 мм та довжину 80 мм. За графіком (рис. 18.30) визначимо поправний коефіцієнт K_L на довжину радіатора:

Щоб знайти загальну поправку, перемножимо всі поправні коефіцієнти:

З урахуванням поправок, радіатор має забезпечувати тепловий опір:

За допомогою графіка (рис. 18.27) знайдемо, що для одного транзистора потрібен радіатор з периметром перерізу 200 мм. Для групи з 20 транзисторів IRFP250N радіатор повинен мати периметр перерізу не менше 4000 мм. Так як наявні радіатори мають периметр 1050 мм, то доведеться об'єднати 4 радіатора.

На діоді ЕРСТ розсіюється менша потужність, але з конструктивних міркувань йому можна використовувати аналогічний радіатор.

Найчастіше виробники охолоджувачів вказують площу поверхні радіатора, а чи не периметр і довжину.

Щоб із запропонованої методики отримати площу радіатора, достатньо помножити довжину радіатора на його периметр S_P = 400 • 8 = 3200 см2.

Автор: Корякін-Черняк С.Л.

Дивіться інші статті розділу зварювальне обладнання.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем ​​з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Приміальна клавіатура Seneca 05.05.2024

Клавіатури – невід'ємна частина нашої повсякденної роботи за комп'ютером. Однак однією з головних проблем, з якою стикаються користувачі, є шум, особливо у випадку преміальних моделей. Але з появою нової клавіатури Seneca від Norbauer & Co може змінитися. Seneca – це не просто клавіатура, це результат п'ятирічної роботи розробників над створенням ідеального пристрою. Кожен аспект цієї клавіатури, починаючи від акустичних властивостей до механічних характеристик, був ретельно продуманий і збалансований. Однією з ключових особливостей Seneca є безшумні стабілізатори, які вирішують проблему шуму, характерну для багатьох клавіатур. Крім того, клавіатура підтримує різні варіанти ширини клавіш, що робить її зручною для будь-якого користувача. І хоча Seneca поки не доступна для покупки, її реліз запланований на кінець літа. Seneca від Norbauer & Co є втіленням нових стандартів у клавіатурному дизайні. Її ...>>

Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія 04.05.2024

Дослідження космосу та її таємниць - це завдання, яка привертає увагу астрономів з усього світу. У свіжому повітрі високих гір, далеко від міських світлових забруднень, зірки та планети розкривають свої секрети з більшою ясністю. Відкривається нова сторінка в історії астрономії із відкриттям найвищої у світі астрономічної обсерваторії – Атакамської обсерваторії Токійського університету. Атакамська обсерваторія, розташована на висоті 5640 метрів над рівнем моря, відкриває нові можливості для астрономів у вивченні космосу. Це місце стало найвищим для розміщення наземного телескопа, надаючи дослідникам унікальний інструмент вивчення інфрачервоних хвиль у Всесвіті. Хоча висотне розташування забезпечує більш чисте небо та менший вплив атмосфери на спостереження, будівництво обсерваторії на високій горі є величезними труднощами та викликами. Однак, незважаючи на складнощі, нова обсерваторія відкриває перед астрономами широкі перспективи для дослідження. ...>>

Випадкова новина з Архіву Виявлено топологічні фонони у графені 02.10.2023 Китайські вчені зробили значне відкриття, виявивши топологічні фонони у графені. Для дослідження фононних спектрів по всій двовимірній зоні Бріллюена вони використовували метод високороздільної електронної мікроскопії, аналізуючи характерні втрати енергії електронів. Фонони відіграють важливу роль у властивостях кристалічних матеріалів, включаючи теплові та механічні характеристики, а також їх електронні властивості. Особливий інтерес становлять топологічні фонони, що виникають при перетині фононних гілок з різними параметрами. Проте вивчення таких станів є щодо новою областю досліджень. Донедавна, у двовимірних матеріалах, таких як графен, топологічні фонони не виявлялися через необхідність дуже високої роздільної здатності в межах від 0,1 до 10 міліелектронвольт. Цього дозволу складно було досягти традиційними методами, такими як рентгенівська чи нейтронна дифракція, що робить експериментальне вивчення топологічних станів фононних складним завданням. Китайські вчені з Пекінської Національної лабораторії фізики конденсованих середовищ та інших інститутів використовували високодозвільну електронну мікроскопію, щоб досліджувати фононні структури у графені. Це дозволило їм отримати високороздільні спектри фононів по всій двовимірній зоні Бріллюена і виявити кілька топологічних фононів. Вчені відзначають, що в періодичних кристалах, таких як гексагональні грати графена, топологічні характеристики визначаються симетріями кристалічних грат. Ці симетрії визначають можливі топологічні структури фононів, такі як фонони Дірака та кільцеві вузлові фонони. Комп'ютерне моделювання передбачило наявність двох видів кільцевих вузлових фононів та чотирьох видів фононів Дірака у графені. Вчені провели експериментальне дослідження на одношаровому зразку графену, використовуючи систему лінз, електронний монохроматор та аналізатор електронів. Їхні експериментальні результати збіглися з прогнозами комп'ютерного моделювання, і вони змогли визначити тривимірну структуру топологічних фононних станів у просторі імпульсів та енергії.

Інші цікаві новини:

▪ Штучні ембріони зі стовбурових клітин

▪ Гібрид Hyundai Sonata, що заряджається.

▪ Навігаційна система для сліпих

▪ Розумне ліжко Ford

▪ Надувний гальмівний пристрій в рюкзаку

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Захист електроапаратури. Добірка статей

▪ стаття Як модель стала літаком. Поради моделісту

▪ стаття Що таке хлорофіл? Детальна відповідь

▪ стаття Кардобенедикт. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Широкополосна телевізійна антена для ДМВ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Перельоти предметів. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024