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Kühlkörper für elektronische Geräte

Kühlkörper für elektronische Geräte

Kühlkörper werden in vielen elektronischen Geräten verwendet, um sicherzustellen, dass den Geräten oder bestimmten Komponenten in ihnen Wärme entzogen werden kann. Beispielsweise sind Mikroprozessoren, die heutzutage sehr heiß laufen, normalerweise mit Kühlkörpern geklemmt oder daran befestigt. Darüber hinaus sind Lüfter in PCs enthalten, um sicherzustellen, dass die Komponenten kühl bleiben und innerhalb ihrer Betriebstemperaturbereiche arbeiten. Es sind nicht nur PCs, die Kühlkörper enthalten. Viele andere Geräte enthalten sie. Tatsächlich werden Kühlkörper überall dort verwendet, wo Wärmequellen vorhanden sind, und diese Wärme muss abgeführt werden.

Kühlkörper können verschiedene Formen annehmen und sind für elektronische Anwendungen weit verbreitet. Wenn nur eine geringe Wärmemenge abgeführt werden muss, können kleine oder einfache Kühlkörper verwendet werden. Wenn jedoch erhebliche Wärmemengen abgeführt werden müssen, sind kompliziertere Kühlkörper erforderlich. Mit einigen relativ einfachen thermischen Berechnungen kann bestimmt werden, welche Kühlkörper für eine bestimmte Anwendung geeignet sind. Sie sind so spezifiziert, dass ihre Leistung bestimmt werden kann.

Arten von Kühlkörpern und ihre Spezifikationen

Kühlkörper gibt es in verschiedenen Größen und Formen. Der Hauptzweck eines Kühlkörpers besteht darin, Wärme von der Quelle zu entfernen, wo sie so effizient wie möglich erzeugt wird. Um dies zu erreichen, muss ein Kühlkörper eine möglichst große Fläche haben, über die die Wärme an die Luft übertragen werden kann. Oft findet die Wärmeübertragung durch Konvektion statt, es können aber auch Ventilatoren verwendet werden, was ihre Leistung erheblich verbessert.

Normalerweise wird ein Kühlkörper hinsichtlich seiner Verlustleistung für einen gegebenen Temperaturanstieg, d. H. Seinen Wärmewiderstand, spezifiziert. Die Wärmeableitung wird in Watt angegeben und der Temperaturanstieg in Grad Celsius. Somit kann ein bestimmter Kühlkörper eine Leistung von 10 Watt pro Grad Celsius haben. Das heißt, wenn es 10 Watt Leistung verbraucht, steigt seine Temperatur um 1 Grad. In ähnlicher Weise steigt die Temperatur um 10 Grad, wenn es 100 Watt verbraucht.

Diese Zahlen sind für alle erforderlichen thermischen Berechnungen unerlässlich. Durch Kenntnis der Leistung des Kühlkörpers kann der richtige für die erforderliche Wärmeableitung und den zulässigen Temperaturanstieg ausgewählt werden.

Einfache thermische Berechnungen

Es ist möglich, einige einfache thermische Berechnungen durchzuführen, um die erforderliche Leistung für einen Kühlkörper zu bestimmen. Während einige thermische Berechnungen sehr aufwändig sein können, sind die für die Auswahl der Kühlkörper erforderlichen thermischen Berechnungen sehr einfach und recht unkompliziert.

Der erste Schritt bei jeder thermischen Berechnung besteht darin, die Menge der Verlustleistung zu bestimmen. Dies geschieht einfach mit einer der drei folgenden Gleichungen:

Leistung (Watt) = Spannung (Volt) x Strom (Ampere)

Leistung (Watt) = Spannung 2 / Widerstand (Ohm)

Leistung (Watt) = Strom 2 / Widerstand (Ohm)

Mit der berechneten Verlustleistung des Bauteils kann die nächste Stufe der thermischen Berechnungen durchgeführt werden. Hiermit wird der erforderliche Wärmewiderstand des Kühlkörpers berechnet.

Der Wärmewiderstand des Kühlkörpers = (Maximaler Temperaturanstieg / Verlustleistung) - (Übergang zum Gehäusewiderstand + Gehäuse zum Kühlkörperwiderstand)

Die obige Gleichung enthält Begriffe, die für Halbleiterbauelemente verwendet werden, die Elemente, die am häufigsten Kühlkörper benötigen. Oft ist es nicht möglich, die Empfangsdaten für den Widerstand zwischen Übergang und Gehäuse oder für den Kühlkörperwiderstand zu beeinflussen. Daher ist es am sichersten, einen kleinen Spielraum zu lassen, um diese abzudecken. Dies bedeutet, dass durch Verlassen eines Randes die Gleichung vereinfacht wird zu:

Wärmewiderstand des Kühlkörpers = Maximaler Temperaturanstieg / Verlustleistung

Zusammenfassung

Kühlkörper sind ein wesentliches Element vieler Elektronikdesigns. Für Komponenten, die große Wärmemengen abführen, ist ein Kühlkörper eine wesentliche Anforderung, und häufig sind auch Lüfter erforderlich, um die Kühlung zu unterstützen. Die thermischen Berechnungen, die zur Auswahl des benötigten Kühlkörpers erforderlich sind, können recht einfach sein, obwohl einige thermische Berechnungen zur Bestimmung komplexerer thermischer Probleme sehr aufwändig sein können. Glücklicherweise werden diese für Wohndesigns selten benötigt.

Schau das Video: Kühlkörper in unter 4 Minuten (November 2020).