|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Радіатори та охолодження. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Технології радіоаматора У фізиці, електротехніці та атомній термодинаміці є відомий закон - струм, що протікає по дротах, нагріває їх. Придумали його Джоуль і Ленц, і мали рацію - так воно і є. Все, що працює від електрики, так чи інакше частина енергії, що проходить, передає в тепло. Так уже вийшло в електроніці, що найбільш об'єктом нашого навколишнього середовища, що страждає від тепла, є повітря. Саме повітрі деталі, що нагріваються, передають тепло, а від повітря потрібно прийняти тепло і кудись подіти. Втратити, наприклад, або розсіяти собою. Процес віддачі тепла ми з вами назвемо охолодженням. Наші електронні конструкції теж розсіюють чимало тепла, одні – більше, інші – менше. Гріються стабілізатори напруги, гріються підсилювачі, гріється транзистор, керуючий релюшкою або навіть просто дрібним світлодіодом, хіба що гріється зовсім небагато. Гаразд, якщо гріється небагато. Ну, а якщо він смажиться так, що руку тримати не можна? Давайте пошкодуємо його і спробуємо якось йому допомогти. Так би мовити, полегшити його страждання. Згадаймо пристрій батареї опалення. Так, так, та сама звичайна батарея, що гріє кімнату взимку і на якій ми сушимо шкарпетки та футболки. Чим більше батарея, тим більше тепла буде в кімнаті, так? Акумулятором протікає гаряча вода, вона нагріває батарею. У батареї є важлива річ – кількість секцій. Секції контактують із повітрям, передають йому тепло. Так ось, чим більше секцій, тобто чим більша площа батареї, тим більше тепла вона може нам віддати. Приваривши ще кілька секцій, ми зможемо зробити тепліше нашу кімнату. Щоправда, гаряча вода в батареї може охолонути, і сусідам нічого не залишиться. Розглянемо пристрій транзистора.
На мідній основі (фланці) 1на підкладці 2закріплений кристал 3. Він підключається до висновків 4. Вся конструкція залита пластмасовим компаундом 5. У фланця є отвір 6для встановлення на радіатор.
Як зробити кристал холоднішим? Влаштування транзистора ми змінити не можемо, це зрозуміло. Творці транзистора про це теж подумали і для нас, мучеників, залишили єдину доріжку до кристала – фланець. Фланець - це як одна-єдина секція у батареї - смажити смажить, а тепла повітря не передається - невелика площа контакту. Ось тут надається простір нашим діям! Ми можемо наростити фланець, припаяти до нього ще "парачку секцій", тобто велику мідну пластинку, благо фланець сам мідний, або ж закріпити фланець на металевій болванці, яка називається радіатором. Благо отвір у фланці підготовлений під болт з гайкою. Що таке радіатор? Я тверджу вже третій абзац про нього, а до пуття так нічого й не розповів! Гаразд, дивимося:
Як бачимо, конструкція радіаторів може бути різною, це і платівки, і ребра, а ще бувають голчасті радіатори та інші, досить зайти в магазин радіодеталей і пробігтися по полиці з радіаторами. Радіатори найчастіше роблять із алюмінію та його сплавів (силумін та інші). Мідні радіатори кращі, але дорожчі. Сталеві та залізні радіатори застосовуються тільки на дуже невеликій потужності, 1-5Вт, оскільки вони повільно розсіюють тепло. Тепло, що виділяється в кристалі, визначається за дуже простою формулою P=U*I, де P - потужність, що виділяється в кристалі, Вт, U = напруга на кристалі, В, I - сила струму через кристал, А. Це тепло проходить через підкладку на фланець, де передається радіатору. Далі нагрітий радіатор контактує з повітрям і тепло передається йому як наступному учаснику системи охолодження. Подивимося повну схему охолодження транзистора.
У нас з'явилися дві штуки – це радіатор. 8та прокладка між радіатором та транзистором 7. Її може й не бути, що і погано, і добре водночас. Давайте розумітися. Розповім про два важливі параметри – це теплові опори між кристалом (або переходом, як його ще називають) і корпусом транзистора – Rпк та між корпусом транзистора та радіатором – Rкр. Перший параметр показує, як добре тепло передається від кристала до фланця транзистора. Для прикладу, Rпк, що дорівнює 1,5 градусів Цельсія на ват, пояснює, що зі збільшенням потужності на 1Вт різниця температур між фланцем і радіатором буде 1,5 градуса. Іншими словами, фланець завжди буде холоднішим за кристал, а наскільки - показує цей параметр. Чим він менший, тим краще тепло передається фланцю. Якщо ми розсіюємо 10Вт потужності, то фланець буде холодніше кристала на 1,5 * 10 = 15 градусів, а якщо ж 100Вт - то на всі 150! А оскільки максимальна температура кристала обмежена (не може він смажитись до білого гартування!), фланець треба охолоджувати. На ці ж 150 градусів. Наприклад: Транзистор розсіює 25Вт потужності. Його Rпк дорівнює 1,3 градуса на ват. Максимальна температура кристала 140 градусів. Отже, між фланцем і кристалом буде різниця 1,3*25=32,5градуса. А оскільки кристал неприпустимо нагрівати вище 140 градусів, від нас потрібно підтримувати температуру фланця не гарячіше, ніж 140-32,5 = 107,5 градусів. Ось так. А параметр Rкр показує те саме, тільки втрати виходять на тій самій горезвісній прокладці 7. У неї значення Rкр може бути набагато більше, ніж Rпк, тому, якщо ми конструюємо потужний агрегат, небажано ставити транзистори на прокладки. Але все ж таки іноді доводиться. Єдина причина використовувати прокладку - якщо потрібно ізолювати радіатор від транзистора, адже фланець електрично з'єднаний із середнім виведенням корпусу транзистора. Ось розгляньмо ще один приклад. Транзистор смажиться на 100Вт. Як завжди, температура кристала - трохи більше 150 градусів. Rпк у нього 1градус на ват, та ще й на прокладці стоїть, у якої Rкр 2градуса на ват. Різниця температур між кристалом і радіатором буде 100 * (1 +2) = 300 градусів. Радіатор потрібно тримати не гарячіше, ніж 150-300 = мінус 150 градусів: Так, дорогі мої, це той самий випадок, який врятує лише рідкий азот: вжес! Набагато легше живеться на радіаторі транзисторам та мікросхемам без прокладок. Якщо їх немає, а фланці чистенькі і гладкі, і радіатор виблискує блиском, та ще й покладена теплопровідна паста, параметр Rкр настільки малий, що його просто не враховують. Розібралися? Поїхали далі! Охолодження буває двох типів - конвекційне та примусове. Конвекція, якщо пам'ятаємо шкільну фізику, це самостійне поширення тепла. Так само і конвекційне охолодження – ми встановили радіатор, а він сам там якось із повітрям розбереться. Радіатори конвекційного типу встановлюються найчастіше зовні приладів, як у підсилювачах, чи бачили? З боків дві металеві пластинчасті штуковини. Зсередини до них пригвинчуються транзистори. Такі радіатори не можна накривати, закривати доступ повітря, інакше радіатору не буде куди подіти тепло, він перегріється сам і відмовиться приймати тепло у транзистора, який довго думати не буде, перегріється теж і: самі розумієте що буде. Примусове охолодження - це коли ми примушуємо повітря активніше обдувати радіатор, пробиратися його ребрами, голками і отворами. Тут ми використовуємо вентилятори, різні канали повітряного охолодження та інші методи. Так, до речі, замість повітря легко може бути і вода, і масло, і навіть рідкий азот. Потужні генераторні радіолампи часто охолоджуються проточною водою. Як розпізнати радіатор – для конвекційного він чи примусового охолодження? Від цього залежить його ефективність, тобто як швидко він зможе остудити гарячий кристал, який потік теплової потужності він зможе через себе пропустити. Дивимося фотографії.
Перший радіатор – для конвекційного охолодження. Велика відстань між ребрами забезпечує вільний потік повітря та хорошу тепловіддачу. На другий радіатор згори одягається вентилятор і продуває повітря крізь ребра. Це примусове охолодження. Зрозуміло, використати скрізь можна і ті, й ті радіатори, але все питання – у їхній ефективності. У радіаторів є 2 параметри – це його площа (у квадратних сантиметрах) та коефіцієнт теплового опору радіатор-середовище Rрс (у Ваттах на градус Цельсія). Площа вважається як сума площ всіх його елементів: площа основи з обох сторін + площа пластин з обох сторін. Площа торців основи не враховується, то там квадратних сантиметрів ну зовсім небагато буде. Приклад: радіатор з прикладу вище конвекційного охолодження.
Коефіцієнт теплового опору радіатор-середовище Rрс показує, на скільки збільшиться температура повітря, що виходить з радіатора, при збільшенні потужності на 1Вт. Наприклад, Rрс, що дорівнює 0,5 градуса Цельсія на Ватт, говорить нам, що температура збільшиться на півградуса при нагріванні на 1Вт. Цей параметр вважається триповерховими формулами і нашим котячим розумам ну ніяк не під силу: Rрс, як і будь-який тепловий опір у нашій системі, чим менше, тим краще. А зменшити його можна по-різному – для цього радіатори чорнять хімічним шляхом (наприклад алюміній добре затемнюється у хлорному залозі – не експериментуйте вдома, виділяється хлор!), ще є ефект орієнтувати радіатор у повітрі для кращого проходження його вздовж пластин (вертикальний радіатор краще охолоджується ніж лежачий). Не рекомендується фарбувати радіатор фарбою: фарба – зайвий тепловий опір. Якщо тільки трохи, щоб темно було, але не товстим шаром! У додатку є невелика програма, в якій можна порахувати приблизну площу радіатора для мікросхеми або транзистора. За допомогою нього розрахуємо радіатор для якого-небудь блоку живлення. Схема блоку живлення
Блок живлення видає на виході 12Вольт при струмі 1А. Такий самий струм протікає через транзистор. На вході транзистора 18В, на виході 12В, значить, на ньому падає напруга 18-12 = 6В. З кристала транзистора розсіюється потужність 6В * 1А = 6Вт. Максимальна температура кристала у 2SC2335 150 градусів. Давайте не експлуатуватимемо його на граничних режимах, виберемо температуру менше, для прикладу, 120 градусів. Тепловий опір перехід-корпус Rпк у цього транзистора 1,5 градусів Цельсія на ват. Оскільки фланець транзистора з'єднаний з колектором, забезпечимо електричну ізоляцію радіатора. Для цього між транзистором та радіатором покладемо ізолюючу прокладку з теплопровідної гуми. Тепловий опір прокладки 2градус Цельсія на ват. Для хорошого теплового контакту капнемо трохи силіконової олії ПМС-200. Це густе масло з максимальною температурою +180 градусів, воно заповнить повітряні проміжки, які обов'язково утворюються через нерівність фланця і радіатора і покращить передачу тепла. Багато хто використовують пасту КПТ-8, але й багато хто вважає її не найкращим провідником тепла. Радіатор виведемо на задню стінку блоку живлення, де він охолоджуватиметься кімнатним повітрям +25 градусів. Всі ці значення підставимо в програму і порахуємо площу радіатора. Отримана площа 113кв.см – це площа радіатора, розрахована на тривалу роботу блоку живлення в режимі повної потужності – довше 10 годин. Якщо нам не потрібно стільки часу ганяти блок живлення, можна обійтися меншим, але помассивним радіатором. А якщо ми встановимо радіатор усередині блоку живлення, то відпадає потреба в ізолюючій прокладці, без неї радіатор можна зменшити до 100 кв. А взагалі, дорогі мої, запас кишеню не тягне, чи всі згодні? Давайте думати про запас, щоб він був і в площині радіатора, і в граничних температурах транзисторів. Адже ремонтувати апарати та міняти пересмажені транзистори доведеться не комусь, а вам самим! Пам'ятайте про це! Успіхів. Публікація: radiokot.ru
Штучна шкіра для емуляції дотиків
15.04.2024 Котячий унітаз Petgugu Global
15.04.2024 Привабливість дбайливих чоловіків
14.04.2024
▪ Сонячні плями впливають на клімат ▪ Безшумні навушники Noise Buds VS104 Max TWS ▪ У Гренландії зафіксовано аномально високу температуру ▪ INA260 - цифровий вимірювач струму, напруги та потужності з вбудованим шунтом ▪ TEKTRONIX TDS6154C - найбільш широкосмуговий осцилограф у світі
▪ розділ сайту Технології радіоаматора. Добірка статей ▪ стаття Галілей Галілео. Біографія вченого ▪ стаття Хто такі хребетні? Детальна відповідь ▪ стаття Функціональний склад телевізорів Akai. Довідник ▪ стаття КСВ-метр прямого відліку. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Мікрофони електретні. Схеми включення. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page