W jednym z moich bieżących projektów używam MC7805 w pakiecie D2PAK do generowania mojego logicznego zasilania 5 V z dostępnego zasilania 24 VDC. Prąd wymagany przez obwód wynosi 250 mA. Powoduje to rozproszenie mocy MC7805:

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

Płytkę drukowaną należy zamontować w małej plastikowej obudowie z MC7805 w środku. Aranżacja wygląda następująco:

Tak więc radiatory takie jak na przykład nie są możliwe. Również sama obudowa ma dość małą objętość i nagrzewa się.

Moją pierwszą próbą rozwiązania tego problemu termicznego było dodanie przelotek do pada i wykonanie odsłoniętej pady po drugiej stronie płytki drukowanej. W ten sposób chcę rozproszyć ciepło na zewnątrz obudowy. Najwyraźniej nie było to wystarczające, ponieważ zabezpieczenie termiczne MC7805 uruchomiło się po około minucie.

Więc dodałem mały radiator do odsłoniętej podkładki z tyłu płytki drukowanej i teraz wydaje się, że działa (radiator wciąż robi się dość gorący!).

Oprócz mojego podejścia do prób i błędów chciałbym nieco lepiej zrozumieć ten projekt termiczny i go zoptymalizować (na razie nie mogę powiedzieć, jaka byłaby temperatura skrzyżowania, a zatem nie wiem, jak wiarygodny byłby to ).

Przeczytałem już kilka innych pytań , ale jak dotąd nie jestem do końca jasny (nawet myśląc o mocy jako prądzie, temperaturze jako napięciu i opornikach jako oporze cieplnym, konstrukcja termiczna zawsze mnie zastanawiała ...) _

W związku z tym chciałbym zadać kilka pytań:

• W przypadku stosowania przelotek poszycie przelotu prowadzi ciepło, podczas gdy powietrze w otworze przelotowym jest mniej lub bardziej izolujące. Jeśli więc nie jest wypełniony lutem, chcesz zmaksymalizować miedzianą powierzchnię przelotek, aby zminimalizować opór cieplny od górnej do dolnej warstwy. Ponieważ trzymałem otwartą maskę stopu lutowniczego, przelotki powinny być przykryte pastą lutowniczą i wypełnione podczas lutowania przepływowego. Aby zminimalizować opór cieplny między górną a dolną warstwą, zakładam, że najlepiej byłoby mieć jak najwięcej obszaru „dziury”. Czy to założenie jest słuszne?

• Czy istnieje „niewiarygodnie skomplikowany” sposób obliczenia oporu cieplnego między złączem a dolną podkładką?

• Jeśli nie, czy mogę w jakiś sposób zmierzyć ten opór cieplny (za pomocą czujnika temperatury?

• Ponieważ górna podkładka i obudowa D2PAK również rozproszą trochę ciepła. Czy mogę ( zgodnie z analogią rezystora ) ustawić je równolegle? Jak wyglądałaby sieć rezystorów termicznych dla tego systemu?

Chciałbym jeszcze bardziej zoptymalizować ten projekt termiczny.

Nie mogę zwiększyć rozmiaru obudowy i płytki drukowanej.

Nie mogę dodać wentylatora.

Nie mogę zwiększyć rozmiaru górnej warstwy pada.

Już zwiększyłem rozmiar dolnej podkładki do maksymalnego możliwego rozmiaru 20 mm x 20 mm (na powyższym obrazku wymieniono oba podkładki jako 15 mm x 15 mm).

• Czy widzisz jakieś dalsze rzeczy, które mógłbym zoptymalizować?

Ok, najpierw postaram się dać trochę ładnego podkładu do inżynierii termicznej, ponieważ mówisz, że chcesz lepiej sobie z tym poradzić. Wygląda na to, że jesteś w miejscu, w którym rozumiesz warunki, widziałeś matematykę, ale prawdziwe intuicyjne zrozumienie jeszcze się nie rozwinęło, że „Ach hah!” chwila, w której żarówka gaśnie, jeszcze się nie wydarzyła. To bardzo frustrujący moment, w którym można być! Nie martw się, dostaniesz go, jeśli będziesz go trzymał.

Najważniejsza część dotycząca materiałów termicznych:

1. To dokładnie tak, jak w jedną stronę. Użyjmy więc prawa Ohma.

Przepływ ciepła jest podobny do przepływu prądu, tyle że nie ma „powrotu”, ciepło zawsze zawsze przepływa od wyższego potencjału do niższego potencjału. W tym przypadku może to być energia cieplna. Moc jest naszym prądem. A dogodnie opór cieplny to ... odporność.

W przeciwnym razie jest dokładnie tak samo. Waty to wasze wzmacniacze, wasz prąd. I rzeczywiście, ma to sens, ponieważ więcej watów oznacza większy przepływ ciepła, prawda? I podobnie jak napięcie, temperatura tutaj jest względna. W żadnym momencie nie mówimy o temperaturze bezwzględnej, a jedynie o różnicy temperatur lub potencjalnej różnicy między rzeczami. Więc kiedy mówimy, że istnieje, powiedzmy, potencjał temperaturowy 10 ° C, oznacza to po prostu, że jedna rzecz jest o 10 ° C gorętsza niż druga rzecz, o której mówimy. Temperatura otoczenia jest naszym „gruntem”. Aby więc przełożyć to wszystko na rzeczywiste temperatury bezwzględne, po prostu dodajesz je niezależnie od temperatury otoczenia.

Rzeczy takie jak LM7805, które wytwarzają ciepło, są doskonale modelowane jako źródła prądu stałego. Ponieważ moc jest prądem i działa jak urządzenie o stałej mocy, stale wytwarzając 4,4 W ciepła, więc jest jak źródło prądu stałego wytwarzające 4,4 A. Podobnie jak źródła prądu stałego, źródło prądu stałego podniesie temperaturę (podobnie jak napięcie źródła prądu stałego) tak wysoko, jak to konieczne, aby utrzymać prąd / moc. A co determinuje przepływ prądu? Odporność termiczna!

1 om naprawdę mówi, że potrzebujesz 1 wolta różnicy potencjałów, aby przepchnąć przez nią 1A. Podobnie, chociaż jednostki są funky (° C / W), opór cieplny mówi to samo. 1 ° C / W jest jak jeden Ω. Będziesz potrzebował 1 ° C różnicy temperatur, aby przepchnąć 1 wat termicznego „prądu” przez tę rezystancję.

Co więcej, rzeczy takie jak spadki napięcia, równoległe lub szeregowe obwody termiczne, wszystko jest takie samo. Jeśli opór cieplny jest tylko częścią większego całkowitego oporu cieplnego wzdłuż ścieżki cieplnej („obwód”), wówczas można znaleźć „spadek napięcia” (wzrost temperatury) na dowolnym oporze cieplnym w dokładnie taki sam sposób, jak spadek napięcia na oporniku. Możesz dodać je do serii, 1 / (1 / R1 .... 1 / Rn), tak jak dla równoległych rezystancji. Wszystko działa i bez wyjątku.

2. Ale rzeczy się nagrzewają!

Prawo Ohma nie jest tak naprawdę prawem, ale pierwotnie było modelem imperialnym, a później uświadomiono sobie, że było tylko granicą DC prawa Kirchoffa. Innymi słowy, prawo Ohma działa tylko dla obwodów stanu ustalonego. Dotyczy to również termiki. Wszystko, co napisałem powyżej, jest ważne tylko wtedy, gdy system osiągnie równowagę. Oznacza to, że pozwalasz, aby wszystko, co rozprasza moc (nasze stałe źródła prądu), robi to przez jakiś czas, a więc wszystko osiągnęło stałą temperaturę i tylko przez zwiększenie lub zmniejszenie mocy zmieni się względna temperatura czegokolwiek.

Zwykle nie trwa to długo, ale też nie jest natychmiastowe. Widzimy to dość wyraźnie po prostu dlatego, że rzeczy potrzebują czasu na rozgrzanie. Można to modelować jako pojemność cieplną. Zasadniczo ładowanie zajmie trochę czasu, a zobaczysz dużą różnicę temperatur między gorącym a chłodnym obiektem, aż osiągną równowagę. Możesz myśleć o większości obiektów jako o co najmniej dwóch szeregowych opornikach (dla jednego punktu kontaktu termicznego i drugiego. Na przykład górnej i dolnej części pada) z kondensatorem pomiędzy nimi. Nie jest to szczególnie istotne ani przydatne w tej sytuacji, w której wszystkim, o co dbamy, jest stan ustalony, ale pomyślałem, że wspomnę o tym dla kompletności.

3. Praktyczność

Jeśli utożsamiamy ciepło z przepływem prądu elektrycznego, to gdzie to wszystko płynie ? Płynie do środowiska. Bez względu na intencje i cele zwykle możemy myśleć o środowisku jako gigantycznym, nieskończonym radiatorze, który utrzyma stałą temperaturę bez względu na to, ile watów w niego wpychamy. Oczywiście tak nie jest, pokoje mogą się nagrzewać, komputer z pewnością może je ogrzać. Ale w przypadku 5W jest w porządku.

Odporność termiczna złącza na obudowę, następnie obudowa na podkładkę, podkładka na podkładkę po drugiej stronie płytki drukowanej, dolna wkładka na radiator, a na koniec radiator na powietrze, tworzą nasz całkowity obwód termiczny i wszystkie dodane rezystancje termiczne w górę jest nasza prawdziwa odporność termiczna. Te wykresy, na które patrzysz, dotyczą odporności tylko jednego elementu systemu, a NIE całego systemu. Na podstawie tych wykresów można by pomyśleć, że kwadrat miedzi mógłby rozproszyć wat i wzrosnąć tylko o 50 ° C. Jest to prawdą tylko wtedy, gdy płytka drukowana jest magiczna i nieskończenie duża i nigdy się nie nagrzeje. Złącze, o którym mowa, będzie o 50 ° cieplejsze niż płytka drukowana, ale nie jest to bardzo przydatne, jeśli nagrzałeś płytkę drukowaną do 200 ° C. Tak czy inaczej przekroczono temperaturę roboczą.

Niefortunną rzeczywistością jest to, że naturalna konwekcja jest dość okropna w chłodzeniu rzeczy. Radiatory mają dużą powierzchnię, aby zwiększyć chłodzenie konwekcyjne, i często są anodowane na czarno, aby zwiększyć ich chłodzenie promieniujące (czarne obiekty emitują najwięcej ciepła, podczas gdy błyszczące / odbijające przedmioty emitują prawie żadne. Podobnie jak antena, dobra transmisja sprawia, że ​​jest dobra przy odbiorze i dlatego ciemniejsze do czarnych rzeczy stają się tak gorące na słońcu, a rzeczy błyszczące prawie wcale się nie nagrzewają. Działa to w obie strony). Ale przekonasz się, że większość radiatorów ma dość wysoką odporność termiczną dla naturalnej konwekcji. Sprawdź arkusz danych, często opory cieplne radiatorów zapewniają pewną minimalną CFPM przepływu powietrza nad radiatorem. Innymi słowy, gdy wentylator wieje. Naturalna konwekcja będzie dużo gorsza wydajność termiczna.

Utrzymywanie oporów cieplnych między złączem a radiatorem jest stosunkowo łatwe. Złącza lutowane mają znikomą odporność termiczną (chociaż sam lut nie jest bardzo dobrym przewodnikiem ciepła, przynajmniej w porównaniu z miedzią), a miedź ustępuje tylko srebrze (przynajmniej wśród normalnych, nieegzotycznych materiałów. Diament, grafen itp. Są bardziej przewodzące ciepło, ale także niedostępne w Digikey). Nawet podłoże z płytki drukowanej z włókna nie jest całkowicie okropne w przewodzeniu ciepła. To nie jest dobre, ale też nie jest okropne.

Najtrudniejszą częścią jest rozpraszanie ciepła do otoczenia. To zawsze jest dławik. I dlaczego inżynieria jest trudna. Osobiście projektuję konwertery DC / DC dużej mocy (między innymi). Wydajność przestaje być czymś, czego chcesz i staje się czymś, czego POTRZEBUJESZ. POTRZEBUJESZ% wydajności, aby konwerter DC / DC był tak mały, jak powinien, ponieważ po prostu nie będzie w stanie zrzucić żadnego dodatkowego ciepła odpadowego. W tym momencie opory cieplne poszczególnych elementów są bez znaczenia i wszystkie są ściśle połączone z płytą miedzianą. Cały moduł będzie się nagrzewał, aż osiągnie równowagę. Żaden pojedynczy element nie będzie miał wystarczającej odporności termicznej, aby teoretycznie się przegrzać, ale cała płyta jako obiekt luzem może się nagrzewać, dopóki się nie wyleczy, jeśli będzie w stanie „

I, jak powiedziałem wcześniej, naturalna konwekcja jest naprawdę straszna w chłodzeniu rzeczy. Jest to również przede wszystkim funkcja powierzchni. Tak więc płyta miedziana i płytka drukowana o tym samym obszarze obwodu będą miały bardzo podobne opory cieplne do otoczenia. Miedź sprawi, że ciepło będzie bardziej równomierne, ale nie będzie w stanie zrzucić więcej watów niż włókno szklane.

Sprowadza się do powierzchni. A liczby nie są dobre. 1 cm ^ c odpowiada około 1000 ° C / W odporności termicznej. Zatem stosunkowo duża płytka drukowana o wymiarach 100 mm x 50 mm będzie miała 50 kwadratów, każdy o centymetr kwadratowy, a każda z nich będzie miała równoległy opór cieplny wynoszący 1000 ° C / W. Tak więc ta płyta ma odporność na temperaturę otoczenia 20 ° C / W. Tak więc, w twoim przypadku o mocy 4,4 W, nie będzie miało znaczenia to, co robisz na płycie, rozmiar padu, przelotki termiczne, cokolwiek z tego. 4,4 W podgrzeje tę płytę do około 88 ° C powyżej temperatury otoczenia. I nie można tego obejść.

To, co robią radiatory, to zagięcie dużej powierzchni na małą objętość, więc użycie jednego obniży ogólny opór cieplny i wszystko stanie się mniej gorące. Ale wszystko się rozgrzeje. Dobry projekt termiczny polega zarówno na kierowaniu przepływem ciepła, jak i usuwaniu go z widżetu.

Wykonałeś całkiem niezłą robotę z ustawieniem radiatora i obudowy. Ale obawiasz się niewłaściwych rzeczy. Nie ma prostego sposobu obliczenia oporu cieplnego pada przez płytkę, ale zajmuje tylko około 17% powierzchni pada przeznaczonej na przelotki, zanim mocno uderzysz w malejące zwroty. Zwykle przy użyciu przelotek 0,3 mm z odstępem 1 mm i wypełnieniu takiej podkładki termicznej otrzymasz tyle, ile dostaniesz. Po prostu zrób to, a nie będziesz miał powodu martwić się o rzeczywistą wartość. Dbasz o system jako całość, a nie o jedno skrzyżowanie.

Miałeś problem polegający na tym, że opór cieplny od złącza specjalnie do większej płytki drukowanej i powierzchni, które odprowadzałyby ciepło do otoczenia, był zbyt wysoki, więc element się przegrzał. Albo ciepło nie mogło wystarczająco szybko rozlać się na resztę powierzchni rozpraszającej, albo mogło, ale nie było wystarczającej powierzchni, aby wystarczająco szybko rozproszyć ją w środowisku. Uwzględniłeś obie możliwości, podając ścieżkę termiczną o niskiej impedancji od LM7805 do radiatora, który sam zapewnia większą powierzchnię i wiele dodatkowych miejsc na ucieczkę ciepła.

Obudowa, płytka drukowana itp. Oczywiście nadal będą się nagrzewać. Podobnie jak prąd elektryczny, podąża wszystkimi ścieżkami proporcjonalnymi do rezystancji. Zapewniając mniejszą całkowitą rezystancję, LM7805 jako termiczne źródło „prądu” nie musi być tak gorące, a inne ścieżki dzielą moc („prąd”) między nimi, a najniższa ścieżka oporności (radiator) otrzyma proporcjonalnie cieplejsze. Utrzymujesz wszystko inne w niższej temperaturze, zapewniając preferowaną ścieżkę termiczną przez radiator. Ale wszystko inne nadal będzie pomagało i nadal będzie się rozgrzewać, w większym lub mniejszym stopniu.

Tak więc, aby odpowiedzieć na twoje konkretne pytania: Nie musisz mierzyć rezystancji termicznej złącza do dolnej podkładki i wiedząc, że to nie jest przydatna informacja. Niczego to nie zmieni i tak naprawdę nie można tego poprawić ponad to, co masz.

Nie zaleca się stosowania regulatora liniowego, w którym rozprasza się tak dużo energii. Twoja płytka będzie jak grzejnik. Oznacza to, że z 5,52 wata mocy tylko 1,15 będzie użyteczną mocą, która doprowadzi cię do 20,8 procent wydajności. Co jest przerażająco niskie.

Czy możesz zwiększyć wydajność? Tak oczywiście. Jeśli użyłeś źródła 110 / 230VAC, możesz obniżyć napięcie za pomocą transformatora do bardziej odpowiedniego, a następnie przekonwertować go na napięcie 12VDC i użyć go jako wejścia, a następnie możesz użyć 1,15 wata z 2,76 wata, co daje 41,7 procent wydajności. Pomaga obniżenie napięcia wejściowego. Oczywiście musisz zrozumieć fakt, że nie mogą być bardzo efektywne energetycznie, nawet jeśli są uważane za regulatory napięcia o niskim zaniku (LDO). Powinny to zrobić, ponieważ na częściach regulatora występuje spadek napięcia. Używałbym regulatora tylko wtedy, gdy strata energii jest naprawdę niska i chciałbym szybkiego rozwiązania.

Jak widzę, ta sugestia prawdopodobnie nie wchodzi w grę, ponieważ masz już źródło 24 VDC. Cóż, zawsze sugerowałbym użycie regulatorów przełączających. Jest ich tak wielu, dostarczanych przez wielu producentów - Linear Technology, Maxxim, TI itp. Większość z nich dołącza schematy, które mogą być przydatnym przewodnikiem. Wiele z nich działa bez późniejszych poprawek. Upewnij się tylko, że poprawnie czytasz arkusze danych i umieszczasz komponenty, ponieważ mają one zostać umieszczone, a możesz uzyskać 90 procent wydajności lub nawet więcej.

Czy widzisz jakieś dalsze rzeczy, które mógłbym zoptymalizować?

Nie zastanawiając się nad tym, przyszło mi do głowy około 10 11 12 13.

1. Obszar podkładki termicznej
2. Złącze do obudowy termicznej
3. Cienka płytka drukowana
4. Wypełnienia miedziane lub srebrne
5. Termiczna żywica epoksydowa
6. MCPCB
7. Kapsułki termiczne
8. Gołe miedź
9. Płaszczyzny rozpraszacza ciepła
10. Emisyjność wielkości liter
11. Otwory wentylacyjne
12. Orientacja
13. Przełącznik
    

Wygląda na to, że możesz używać On Semi według użytego schematu termicznego.
Patrząc na arkusz danych, jakie są najważniejsze cechy, na które należy patrzeć?

Dla tego urządzenia są dwa.

Obszar podkładki termicznej

Na Semi's był mniejszy i miał 73% wielkości STS.

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

Złącze do obudowy termicznej

STS miał o 40% mniejsze złącze oporu cieplnego z wkładką termiczną niż na pół-półce.

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

Cienka płytka drukowana

Łatwo podwójna lub potrójna termiczna przewodność cieplna poprzez.

Formuła przewodności cieplnej

d Odległość

Uczyń PCB cieńszym (odległość mniejsza) i zwiększ przewodność cieplną przelotek termicznych.

Grubość laminatu: 0,003 "do 0,250"

Aktualna grubość płytki 0,062

Zmniejszenie do 0,031 nic nie kosztuje, a podwajasz przewodność cieplną.

370HR Materiał PCB jest podobny do FR4 o wyższej temperaturze, ale jest dostępny w grubości 0,020 przy bardzo rozsądnym naładowaniu, które potroi przewodnictwo .

Wypełnienia miedziane i srebrne

Producenci PCB od dłuższego czasu wykonują mikro wypełnione miedzią.
Miedź przewodzi lepiej niż powietrze.

Miedź lub srebro

Termiczne wypełnienia epoksydowe

Jeśli miedź nie działa u twojego dostawcy i twojego portfela, wypełnij przelotki standardową żywicą termiczną. Przewodność termoksydoksylu stale się poprawia.

Wypełnienie nieprzewodzące ma przewodność cieplną 0,25 W / mK, podczas gdy pasty przewodzące mają przewodność cieplną od 3,5-15 W / mK. Natomiast galwanizowana miedź ma przewodność cieplną większą niż 250 W / mK.

Kapsułki termiczne

Płytę można obudować materiałami przewodzącymi ciepło. Lepsze niż powietrze. Mean Well robi to z zasilaczami, takimi jak seria HLG.

1. Niedopełnienia i kapsułki
2. Kleje termoprzewodzące (jednoczęściowe lub dwuczęściowe)
3. Ekranowanie i powlekanie EMI
4. Kleje przewodzące elektrycznie lub termicznie
5. Kleje lub żele bez opadania
6. Kleje przewodzące prąd elektryczny (epoksydowa ECA lub silikonowa ECA)
7. Wysoko wydajna żywica epoksydowa, np. Żywica epoksydowa o niskim CTE
8. Kleje o niskim CTE
9. Powłoka konformalna lub zalewanie lub kapsułkowanie
10. Kleje epoksydowe do specjalnych zastosowań, np. Optyczna żywica epoksydowa do LED
11. Materiały do ​​wypełniania szczelin termicznych
12. Kleje termoprzewodzące (jednoczęściowe lub dwuczęściowe)
13. Szczeliwa RTV lub kleje i szczeliwa utwardzane termicznie

MCPCB

PCB z metalowym rdzeniem

Ktoś wspomniał o aluminiowej płytce drukowanej. Nikt nie wspominał o miedzianej płytce drukowanej, niektórzy dostawcy aluminium do produkcji PCB również dostarczają miedź zamiast aluminium.

Lita miedź

Gołe miedź

Twoja podkładka termiczna jest pokryta powłoką HASL, dlaczego nie gołą miedź.

Większość martwi się o utlenianie miedzi. Ja lubię utlenianie. Nazywaj mnie szalonym, ale emisyjność miedzi wynosi tylko około 0,04. To jest dla polerowanej miedzi, utleniona miedź wynosi 0,78, tak samo jak utlenione aluminium.

Oblicz, ile miedzi padnie rozproszyć.

Wprowadź moc komponentu, obszar miedzi uzyska temperaturę.

Płaszczyzny rozpraszacza ciepła

Warstwy wewnętrzne mogą być używane z zagrzebanym przez do tworzenia płaszczyzn rozrzucania. Koncepcja przelotek termicznych polega na wykorzystaniu warstw wewnętrznych jako rozpraszaczy ciepła

Emisyjność wielkości liter

Obudowa może być wykonana z polimeru o wysokim przewodnictwie cieplnym i wysokiej emisyjności.

Polimery przewodzące ciepło

Otwory wentylacyjne

Wiercenie otworów w obwodzie drukowanym do obiegu. Otwory wentylacyjne w obudowie.

Orientacja

Twoje pudełko jest do góry nogami.

Najgorsze są radiatory na dole. Z boku lub z góry znacznie lepiej.

To 500 W pasywnie chłodzone urządzenie 25,0 ”L x 15” W x 3 ”H
Zamontował radiator na urządzeniu.

Przełącznik

To nie było zadanie dla liniowego regulatora. Te problemy nie występowałyby, gdybyś użył przełącznika. Wydaje mi się, że ktoś umieścił przełącznik w obudowie o rozmiarze 78xx lub mniejszej. Są tam i niedrogie.

SIMPLE $ 2,00 SWITCHER z małym 10μH Cewka
24V _na 5V _out , 250mA

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

Dlaczego nie ma wentylatora?

Nikt nie lubi fanów. Czemu?

Ten nie liczy się do moich dziesięciu pomysłów.

Powodem „naturalnej konwekcji jest naprawdę straszne chłodzenie rzeczy” jest to, że potrzebuje przepływu powietrza. I nie potrzebuje dużo. Tylko niewielki przepływ powietrza znacznie poprawi sytuację.

Jeśli przeprowadzałam eksperymenty z tymi małymi fanami 30db (A). Jeden ma 4,5 cfm, 0,32 wata i 40 mm średnicy, a drugi 13,2 cfm, 0,34 wata i 60 mm średnicy.

Praca diody LED przy 20 W, wentylator 13,2 cfm

61,2 ° C vs. 44,6 ° C z wentylatorem

Testowałem powyższy wentylator za pomocą 90-watowej diody LED. To niedobrze, jak dotąd podkładki połączeniowe stopiły się dwukrotnie. Rzecz przeszła przez piekło, rozpoczęła się w życiu jako 80 wat. Używany i wykorzystywany.

Dioda LED jest zamontowana na szynie miedzianej 1 ”x 0,125” x 12 ”.

Położyłem wentylator na tylnej części miedzianego pręta nad diodą LED.

Ten musztardowy kolor to termometr.

Ten zasilacz jest jednym z zasilanych termiczną żywicą epoksydową. Idź do 600 watów, bez wentylatora. 7 lat gwarancji.

BTW Próbowałem różnych termistorów i podoba mi się szkło zamknięte Vishay NTCLG.

Na drugim zdjęciu z diodą LED jest czerwone kółko, jest tam brzydki termistor, ale jest to koło wskazujące podkładkę termiczną dla Phillips Luxeon Rebel LED. Diody LED zamontowane na tej płycie to Cree XPE. Poniżej kręgu znajduje się Luxeon, w bardzo smutnym kształcie, ofiara poparzenia.

Teraz ten termiczny przejście na przeciwną stronę koncepcji płyty nie działa dla mnie. Tak zaleca każdy producent LED. Nie lubię, gdy mówi mi się, co robić.

Jak widać, i tak to zrobiłem.

Termiczne przelotki na płytce drukowanej (niebieskie kółko)

Tak dobrze radziły sobie te termiczne.

Ostatnia linia wyjaśnia wszystko. 375 mA i 129 ° C.

Cyjanowa kolumna to aktywne promieniowanie fotosyntetyczne. Najlepsza wydajność była tam, gdzie temperatura wynosiła około 45-50 ° C przy 3,5 PAR / W, ale tylko przy 100 mA, co stanowi 1/10 wartości znamionowej 1 Amp. Więc przelotki termiczne nie zamierzają go przeciąć.

TU JEST GDZIE JUŻ WSZYSTKO

Ścieżka najmniejszego oporu NIE przebiega przez tylną część planszy.

Płytka drukowana jest cienka (0,31) i trudno ją zobaczyć pod miedzianą szyną. Śruby przechodzą przez duże uchwyty w podkładce termicznej.

Podkładka termiczna LED jest przylutowana do górnej części z dużą ilością miedzi. Odporność termiczna miedzianej podkładki 2-4 uncji jest o wiele mniejsza niż w przypadku FR4 z przelotkami termicznymi.

Zamontowałem więc płytkę drukowaną na miedzianym pręcie. Przedstawiony tutaj pręt miedziany ma grubość 0,62 "i szerokość 0,5". Mam wiele odmian i grubości, które testowałem.

Są to Cree XP-E Deep Photo Red 655nm.

Na tym się nie kończy.

Ten z diodami LED Luxeon Rebel ES Royal Blue 450nm ma pasek o grubości 0,125 cala.

ŚCIEŻKA O NAJMNIEJSZEJ ODPORNOŚCI JEST ...

Tak więc ścieżka najmniejszego oporu jest

• z termicznej podkładki LED
• do płytki termicznej PCB
• do miedzianego pręta
• do okrągłej miedzianej rury

Tak rura miedziana, rura wodna 1/2 ".

Najsłabszym ogniwem jest miedziana podkładka PCB. To jest cienkie

Po prawej stronie miedzianej rury znajduje się rura pompowana wodą.

Wieża ciśnień

Pion po prawej stronie zawiera rurkę, która pompuje wodę ze zbiornika dolnego do zbiornika wody na górze.

Czy było warto?

Kiedy płyta, która się paliła (129 ° C) przy 350 mA działa przy 700 mA (Imax) i na niej tworzy się kondensacja, myślę, że było warto.

Temperatura otoczenia 23 ° C, 30 W PCB, temperatura obudowy LED 21 ° C

Twoja analiza konfiguracji termicznej wydaje się nieco niekompletna - szczególnie jeśli chodzi o interfejs miedzi z powietrzem.

Możesz potraktować problem podobnie jak dzielnik rezystancyjny. Twoje skrzyżowanie z powietrzem to napięcie (powiedzmy 70), a prąd to moc, której potrzebujesz do rozproszenia (4.5). Twoje całkowite rozwiązanie termiczne musi zapewnić 15 stopni / wat lub mniej. Jest to suma wszystkich części połączonych szeregowo, złącze-miedź1, miedź1-miedź2, miedź2-powietrze.

Jak widać na cytowanym rysunku, urządzenie na prostej płaszczyźnie miedzianej będzie miało trudności z działaniem powyżej 3 W (nawet z większą płaszczyzną), ponieważ przepływ ciepła przez płaszczyznę zaczyna być znaczny. Obliczanie tego nie jest trywialne.

W twoim scenariuszu tylko tylna strona PCB skutecznie rozprasza ciepło (górna strona może chwilę potrwać, aby dojść do równowagi, ale potem przestaje absorbować energię). Rozważ tylko tylną stronę. Może 0,5 W przejdzie przez pokrywę (zobacz to jako sieć równoległą), ale rezystancja będzie wysoka, a wszystkie elementy będą utrzymywane w cieple.

Już widać, że dla radiatora należy osiągnąć wartość lepszą niż 15 stopni / wat. Prawdopodobnie 10 stopni / wat byłby dobrym punktem wyjścia, aby z grubsza określić, co to oznacza dla pasywnego grzejnika (i każdy konwekcyjny przepływ powietrza może mieć znaczenie). Już to implikuje powierzchnię radiatora o temperaturze 45 stopni powyżej temperatury otoczenia.

Aby ocenić skuteczność swojego padu, naprawdę musisz zmierzyć spadek temperatury między dwiema stronami płytki drukowanej. Może to być na odsłoniętej krawędzi podkładki, ale prawdopodobnie będzie znacznie mniejsze niż opór cieplny radiatora. Jeśli dążysz do uzyskania poziomu mocy może 2 W, wynik będzie bardziej znaczący, ale już wiesz, że potrzebujesz jakiegoś radiatora.

Jeden powszechny błąd, który popełniają ludzie - nie symulują ani nie sprawdzają symulacji innych ludzi. Każdy projekt oparty na przewodności cieplnej miedzi z PCB jest w najlepszym przypadku ograniczony do około 2 W. Wynika to z faktu, że przekrój miedzi jest bardzo mały. W symulacji wygląda jak gorący punkt wokół gorącego elementu pomimo ogromnych miedzianych podkładek z dużą ilością przelotek.

Mogę zasugerować albo wzięcie części półki z radiatora, albo przejście na aluminiową płytkę drukowaną. W każdym razie strategia polega na maksymalizacji obszaru kontaktu z powietrzem, a jednocześnie na zmniejszeniu „oporu cieplnego” (faktycznie poprawy przewodności cieplnej) między złączem a każdym punktem grzejnika.

Ponieważ połączyłeś wiele pytań w jeden post, a inni odpowiedzieli na inne pytania, dam ci tylko częściową odpowiedź.

Jeśli nie, czy mogę w jakiś sposób zmierzyć ten opór cieplny (za pomocą czujnika temperatury?

Znasz ciepło przepływające przez interfejs (~ 4,4 W). Podobnie jak w przypadku innej odpowiedzi, jeśli zaczekasz na ustabilizowanie się systemu, ciepło wychodzące przez górną część płytki drukowanej będzie dość niskie.

Umieść termistor na górze płyty, jak najbliżej interfejsu płyty głównej. Umieść kolejny na tylnej stronie planszy pod spodem. Teraz możesz zmierzyć$\Delta{}T$.

Teraz możesz oszacować, przynajmniej z grubsza, opór cieplny płyty, dzieląc się jedna na drugą.

Ponieważ masz już odpowiedzi na swoje pytania, chciałbym zaproponować „praktyczne” rozwiązanie .
Ustaw regulator na zewnątrz plastikowej obudowy. W ten sposób wytwarzane ciepło nie wpłynie na elementy wewnątrz plastikowej obudowy i może być łatwiej rozproszone - ponieważ ma mniej „barier” do przejścia.