W kolejnym temacie traktującym o radiatorach ich zastosowaniu i podstawowych sprawach: będzie trochę zdjęć, oraz kilka słów wyjaśnienia co do doboru i skąd pozyskać radiatory.
Skąd pozyskać i do czego może się taki radiator przydać?
Z odzysku. Jest to dość szeroko pojęte źródło, ale w skrócie najwięcej można znaleźć w urządzeniach w których możemy się spodziewać elementów silnie się grzejących...
Osobiście wiele radiatorów pozyskiwałem ze starych (przeważnie na tyle uszkodzonych, że nieopłacalnych do naprawy i wykorzystania) płyt komputerów stacjonarnych, telewizorów, sprzętu audio... Możliwości jest wiele i każdy z Was na pewno znajdzie swoje źródło.
Z komputerów można pozyskać dwa rodzaje radiatorów - Radiatory procesora głównego i kart graficznych. Obie te grupy można podzielić na radiatory pasywne i aktywne (z wentylatorem - zwanym czasem propellerem
).
Jeżeli radiator miał zamontowany wentylator zgodnie z tym, co było pisane w poprzednim temacie, najlepiej zda egzamin z wentylatorem. Różnica zdolności oddawania ciepła w obu wypadkach jest naprawdę duża i jeśli już mamy zamiar (lub konieczność) taki radiator wykorzystać - należy o tym pamiętać. Przyznam się, że nie miałem okazji dokładnie się temu przyjrzeć, ale o ile bez wentylatora taką "graniczną" mocą jest np. 20W, to (w zależności od wydajności wentylatora) z zamontowanym wentylatorem ta moc może wynieść nawet kilkadziesiąt razy więcej. Oczywiście nie wystarczy założyć byle jakiego "wiatraczka", a taki, który będzie mieć największy przepływ powietrza; a więc przeważnie będzie to wentylator wysokoobrotowy (raczej nie z tych "cichych"...) i możliwie dużych skrzydełkach na dodatek odpowiednio wyprofilowanych. Tu zarówno modeli, jak i mocy przy założonej wielkości jest tyle, że można wybierać jak w ulęgałkach i na pewno coś można dobrać, co spełni nasze oczekiwania... do pewnego stopnia rzecz jasna. Ze swej strony polecam wykorzystać wentylatory "firmowe", czyli takie, do których możemy znaleźć karty katalogowe (najlepiej wiarygodne
) z dokładnymi danymi, o których mowa.
Przykłady poniżej:
Proszę zwrócić uwagę na pogrubioną część środkową podstawy. Nie jest to jakieś widzimisię projektanta, a ważny element umożliwiający odebranie większej ilości ciepła z chłodzonego elementu - dzięki temu zgrubieniu ciepło łatwiej jest rozprowadzane do najbardziej oddalonych żeberek. Sam wentylator wraz z elementem go mocującym (dwie "szyny" na skrajnych żeberkach) jest zdemontowany.
Kolejny radiator również z jakichś starych płyt komputerowych jest już zbudowany nieco inaczej:
Po pierwsze jest mniejszy, po drugie wentylatorek niewielki (w porównaniu do poprzedniego), a po trzecie sam radiator z płytą go mocującą (jest mocowana "na zatrzask" do skrajnych żeberek radiatora specjalnie w tym celu wyprofilowanych) tworzy coś w rodzaju kanału chłodzącego - powietrze zasysane jest z otoczenia i wdmuchiwane na środkową część radiatora; rozchodzi się na boki do wylotów jednocześnie opływając (studząc) żeberka na całej ich długości. Ktoś spostrzegawczy dopatrzy się czterech słupków - dorobiłem w celu łatwiejszego mocowania do obudowy (słupki są wkręcane w nagwintowane otwory M3).
Takich radiatorów pozyskałem kilka sztuk i część z nich już "zagospodarowałem":
Powyżej prosty układ zasilacza z regulacją napięcia i prądu stosunkowo niewielkiej mocy. Do takich zadań taki radiator jest wręcz stworzony; dodatkowo sam propeller jest zasilany poprzez układ regulacji obrotów w zależności od temperatury - czujnik wkręcony w nagwintowany otwór M5. Zarówno obroty, jak i chłodzenie rośnie wraz ze wzrostem temperatury. W taki sposób jest też wykonana regulacja w innym egzemplarzu tego radiatora, wykorzystanego do chłodzenia wzmacniacza mojej wieży DiY - przy normalnym słuchaniu wentylator co najwyżej okresowo się załączy na minimalnych obrotach (jest wówczas całkowicie niesłyszalny), włącza się na większej mocy dopiero przy głośnym graniu (raptem 2x15W, więc maksymalnych obrotów nie osiąga nigdy) - tego zdjęcia nie załączam, gdyż trudno mi wysunąć całą wieżę z regału, by zrobić fotkę - przepraszam...
Radiatory z kart graficznych
Tu z kolei wybór jest chyba największy, jeśli chodzi o kształty i wielkości.
Z natury rzeczy są niewielkie, jednak można je wykorzystywać nawet do rozproszenia kilkunastu watów - oczywiście te z wymuszonym chłodzeniem.
Malutkie - ok. 5W spokojnie rozproszy:
Dla elementów w obudowach TO126 i 220 mocowanie samego radiatora może być nieco utrudnione (oryginalnie chłodził procek leżący na płytce, a radiator dociskany był do niego dwoma sprężynkami w kołkach mocujących), ale wystarczy pomyśleć i znajdzie się sposób na inny montaż - zajmujący mniej miejsca na powierzchni płytki.
Kolejny o mniejszej powierzchni, ale za to ze wspomaganiem - dzięki temu podobna skuteczność w rozpraszaniu mocy, a nawet ciut większa:
Następny - już "słusznych" wymiarów, jednak mało "ustawny". Dlatego też wymyśliłem dlań zastosowanie oświetleniowe.
Może się wydawać, że nieco na wyrost w stosunku do ilości traconej mocy, jednak wszyscy wiemy, że LED nie lubi tropików i dłużej pożyje w umiarkowanym klimacie.
Przy pełnej jasności i włączonym chłodzeniu aktywnemu radiator jest zaledwie ciepły.
Taki "średniaczek", ale za to ładniuni:
Zastosować można jak poprzedni lub (po dorobieniu innego mocowania) do innych elementów.
Na koniec taki o ciekawym kształcie z już dorobionym mocowaniem:
To mocowanie to nic innego jak nagwintowanie dwóch otworów gwintownikiem M4. Pięć minut roboty i może zyskać nowe życie.
W bonusie - również radiator z komputera, ale nieco wyższy, a przez to o większych możliwościach:
Da radę nawet w połączeniu z TDA 2004 - oczywiście przy pionowym ustawieniu żeberek i umożliwieniu swobodnego przepływu powietrza.
Radiatory z telewizorów (starych - CRT)
Nie mam zbyt dużo typów ze względu na miejsce pozyskania (serwis TV Philipsa),
ale w różnych wykonaniach:
Różne wielkości, mimo takiego samego kształtu, i różne wykonania, a dzięki temu i różne moce. Ten pierwszy oryginalnie pracował ze wzmacniaczem scalonym audio 2x15W (we wnętrzu obudowy TV, a więc w dużej temperaturze otoczenia) - największy i w dodatku czerniony - z układem 2x20W.
Można sobie wyobrazić że w bardziej "komfortowych" warunkach (otoczenie w temperaturze pokojowej) te wartości będą nieco większe. Tak przy okazji - w poprzednim odcinku ktoś pytał o barwienie radiatorów:
Po co się barwi radiatory?
Z lekcji fizyki wiemy, że zdolność oddawania ciepła, a dokładnie poprzez emisję podczerwieni zależy od barwy powierzchni - w tym wypadku radiatora. Czarny kolor zdecydowanie najlepiej się pod tym względem wyróżnia. Czerniony radiator może oddać więcej ciepła nawet o 20%, przy czym zdecydowanie podnosi się również zdolność odbierania ciepła z otoczenia. Z jednej strony to ogromna zaleta, a z drugiej wada - należy pamiętać, by np. urządzenia z takim radiatorem nie wystawiać na działanie promieni słonecznych...
Wówczas zamiast chłodzić, może tak rozgrzać przymocowany do niego element, że doprowadzi do jego uszkodzenia. Wystarczy spróbować w celu eksperymentu (doświadczenia z fizyki
) pozostawić taki czerniony radiator na nasłonecznionym parapecie. W letni słoneczny dzień po kilkunastu minutach można się nawet poparzyć dotykając go. Całe szczęście domowe audio raczej nie jest narażone na słoneczko, a ściślej na promieniowanie podczerwone - bo to właśnie ono jest "nośnikiem" ciepła.
Inne kolory - co prawda uzyskiwane w ten sam sposób - anodowanie aluminium - są już raczej wyłącznie dla ozdoby: w porównaniu do aluminium niebarwionego różnica jest pomijalnie mała.
Praktyczne wykorzystanie radiatora z odzysku
Kolejny przykład radiatora o ciekawym kształcie (nie pomnę już, z czego go wygrzebałem, ale spodobał mi się):
Przyznacie, że wygląd nietypowy...
Do czego się przyda? Tu jeszcze temat się nie sprecyzował, ale jak jest "sztuka", to i pomysł się znajdzie; chociażby taki jak poniżej.
To wykorzystanie radiatora powstało z przypadku - tym razem pozyskanego od starego procesora głównego wraz z wentylatorem i (dorobioną oczywiście
) regulacją prędkości obrotowej w zależności od temperatury to końcówka wzmacniacza audio TDA 2051 - przy największej mocy strat w układzie (czyli mniej więcej dla ok. 65% mocy maksymalnej) wentylator kręci się mniej więcej na 1/2 obrotów max. Dzięki temu jest cichuteńki i nie przeszkadza w słuchaniu muzyki (co też ważne):
Dla cichego grania wentylator stoi. Dopiero wraz ze wzrostem głośności (a więc i strat, a co za tym idzie także temperatury) zaczyna się kręcić.
Zasilacz (jakżeby inaczej) do projektu, który kiełkował w mojej głowie już od dawien dawna, czyli magnetofonu kasetowego (w trakcie realizacji). W nim dwa radiatory dopasowane do elementów obudowanych w TO-220 - w tym wypadku stabilizatorów liniowych serii LM78** i 79**:
Na ostatnim zdjęciu widać pady służące tylko do montażu radiatora do płytki. Dzięki temu prostemu rozwiązaniu radiator - mimo stosunkowo dużej masy (ten większy) trzyma nawet po upadku z 2 metrów na podłogę [kotek (Pieszczoch) sprawdzał, czy przeskoczy z szafy na regał i się nie udało za pierwszym razem...]. Widoczne klejenie mocowania transformatora (biała żywica epoksydowa) pokazuje, jak solidne mocowanie radiatora zapewniają dwa małe kołki wlutowane w płytkę...
Radiatory do tranzystorów średniej mocy
Tranzystory średniej mocy też czasem wymagają chłodzenia. Czasem wystarczy tylko wciśnięta na "kapelusz" tranzystora TO-39 tulejka z blaszki, a czasem coś większego:
Jak nietrudno się domyślić - powyżej pokazane radiatorki nie służą do rozpraszania jakichś potężnych mocy. Przeważnie to raczej radiatory stosowane dla zwiększenia komfortu pracy tranzystora. Niemniej jednak skutecznie potrafią obniżyć temperaturę o kilka-kilkanaście stopni, co niekiedy jest dla tranzystora "być albo nie być". Na uwagę zasługuje radiator (niestety najmniej widoczny) po prawej stronie na dole - to radiator zdjęty ze wzmacniacza audio TDA2004 - wzmacniacza, który wg specyfikacji urządzenia, w jakim był zastosowany pracował z mocą 5W.
Taki radiator nie wymagał żadnego mocowania - sam waży niewiele, a jak wiemy - TDA ma nóżek sporo i dość mocno się trzyma płytki sam z siebie, natomiast samo utrzymywanie się radiatora na układzie scalonym zrealizowano przez dokładne dopasowanie szerokości szpary na obudowę - wchodzi nań ze sporym oporem niejako "na wcisk".
Czy radiator musi mieć wygląd "grzebieniopodobny?
Oczywiście, że nie,. Czasem wystarczy tylko "zbić" temperaturę o kilka stopni, czasem zakłada się radiator dla zwiększenia komfortu pracy elementu, czasem jest on wręcz tylko elementem konstrukcyjnym...
Kilka przykładów poniżej:
Powyżej prosty do bólu zasilacz symetryczny, w którym stosowane LM7805 i 7905 w najmniej korzystnych warunkach wymagały wytracenia po ok. 2,5W. sam (goły) stabilizator raczej nie powinien być zmuszany do oddawania więcej niż 1W, a już dwa kawałki miedzianej blachy (0,5mm) o wielkości jak wyżej wygięty w "U" dla lepszej stabilizacji (w tych "uszach" są pozostawione kawałki po ok. 3 mm szerokości wystających "pipków" do wlutowania w płytkę) zdecydowanie poprawił warunki pracy - nawet przy maksymalnych prądach pobieranych z zasilacza blaszki radiatorów nie osiągają więcej niż 40°C.
Inna konstrukcja to dość skomplikowany (ze względu na trzy napięcia i impulsy synchronizacji z siecią) układ zasilacza, w którym co prawda straty na stabilizatorach nie przekraczały dopuszczalnych, ale urządzenie przewidziane było do pracy w naprawdę trudnych warunkach (konkretnie to zasilacz regulatora grzałek wtryskarek półautomatycznych wytłaczających plastikowe półprodukty) - na hali w środku srogiej zimy było ok. 38°C.
Tak więc należało zadbać, by i samo urządzenie nie było powodem przestoju i związanych z tym strat firmy.
Jak się okazuje - wystarczył kawałek blachy (tym razem Al grubości 1,2mm) wygięty w "L". Dzięki temu zarówno mechanicznie, jak i "temperaturowo" urządzenie wytrzymuje te trudne warunki już od (już) 6 lat codziennej pracy.
Skoro już o zasilaczach mowa, to kolejny przykład nietypowego zastosowania radiatora:
Co w tym nietypowego? Radiator z założenia był projektowany dla tranzystorów w obudowach TO-3, a tu został wykorzystany do schłodzenia (również niewielkiego - zaledwie ok. 10 W mocy start w przetwornicy) zasilacza opartego na hybrydowej przetwornicy 230/12V 10A. Zasilacz ten również był narażony na pracę w gorącym otoczeniu (ponad 60°C), stąd pomysł na radiator - gdyby nie to, mógłby spokojnie pracować i "goły".
Radiatory kupowane: "gotowe" i "na wymiar"
Dla konstruktora - komfortowa sytuacja: Nie dość, że może wybrać spośród ogromnej ilości typowych profili i wielkości taki, jaki potrzebuje to w dodatku może sobie zażyczyć przycięcia na wymiar, jaki nie występuje w typowej ofercie.
Takich radiatorów w swojej "kolekcji" mam najmniej - czemu? Bo w każdej chwili są dostępne i nie ma najmniejszego problemu z ich zakupem. Te, co mam służą jako "fizyczny wzorzec metra" - dla łatwiejszego zobrazowania sobie jak płytka będzie wyglądać z takim radiatorem.
Małe - o typowych długościach (na zdjęciu tylko dwa rozmiary) do tranzystorów/stabilizatorów w obudowach TO126, 220 i podobnych:
Przyznam się, że to moje ulubione.
Niezbyt duże idealnie komponują się ze stabilizatorem typu LM 7***, a ponadto dzięki dwóm kółkom do wlutowania w płytkę zapewniają solidny montaż mechaniczny. Z tego, co pamiętam najdłuższy ma coś ok. 5 cm, a najkrótszy ok. 2,5cm - odpowiednie do mocy od 2 do 5W.
Z takich ciętych na wymiar na tak zwanym "podorędziu" został mi tylko jeden typ:
Akurat ten egzemplarz został wybrany dla sztucznego obciążenia - na jednym takim radiatorze (wspomaganym wentylatorem) mocowane będą rezystory mocy (2x100W). Daje to mniej więcej wyobrażenie o ilości oddawanego ciepła.
Elementy izolacyjne
Często musimy odizolować elektrycznie element do radiatora mocowany. Jak i czym to zrobić? Oczywiście wszyscy wiemy - są specjalne podkładki izolacyjne, zarówno pod tranzystory, jak i mocujące go śrubki:
Kosztują niewiele, a zapewniają doskonałą izolację... Czy zawsze?
Niekoniecznie...
Ogólnie wszystko zaczęło się bardzo dawno od podkładek mikowych - minerał ten z racji na swoje wiązania cząsteczkowe i idealną wręcz zdolność izolacji elektrycznej stosowany jest do dziś wszędzie tam, gdzie ma występować długotrwała wysoka temperatura. Wycinane z arkuszy gotowe kształtki zapewniają minimalne problemy z ich stosowaniem; wystarczy śrubka lub dwie z odpowiednimi podkładkami i już. Należy jednak uważać - sama mika jest dość delikatna - szczególnie nie lubi być wyginana i stosunkowo łatwo się strzępi. Poza tym wbrew pozorom niezbyt dobrze przewodzi ciepło - z tego względu jest tak cienka, a ponadto konieczne jest obustronne posmarowanie CIENKĄ WARSTWĄ (!!!) podkładki pastą termoprzewodzącą.
Innym rodzajem podkładek są podkładki silikonowe - grubsze od mikowych, ale dzięki swej elastyczności nie wymagające stosowania żadnych past. Również dobrze znoszą temperaturę, do jakiej potrafią się nagrzać półprzewodniki. Stanowią również dobrą izolację elektryczną, ale... powierzchnia zarówno radiatora, jak i chłodzonego elementu musi być gładka, bez żadnych zadziorów, a i siła dokręcenia (dociśnięcia) elementu nie może być zbyt duża - podkładka stosunkowo łatwo może się przeciąć - nawet od krawędzi wkładki radiatorowej, a tym bardziej zanieczyszczenia na powierzchni (np. opiłki, nieogratowany dobrze otwór) i nieszczęście gotowe.
Tak w ogóle to należy zwracać uwagę na takie "drobiazgi" jak gładka powierzchnia i gratowanie otworów. Często "młody zdolny" zapomina o takich rzeczach, a potem płacz...
Podkładki dla nieco mniej krytycznych wymagań to podkładki z estrafolu, czyli bezbarwnej cienkiej folii, będącej dobrym izolatorem elektrycznym mającym nieco gorszą odporność na wysokie temperatury (max. do ok. 60°C - nie więcej). Ze względu właśnie na tę wrażliwość na temperaturę należy stosować je z rozwagą. Oczywiście - tak jak i podkładki mikowe, wymaga stosowania pasty.
Co do samej pasty...
Wspomagacze, czyli do czego potrzebna jest pasta termoprzewodząca.
Tu po pierwsze krótkie wyjaśnienie: Sama pasta NIE JEST wcale tak termoprzewodząca jak głosi fama (zdziwienie?), a w każdym razie nie tak, jak to sobie wyobrażają co poniektórzy. Ona jedynie poprawia przewodzenie cieplne na złączu dwóch płaszczyzn. Nic więcej.
W jaki sposób? Prosty jak budowa cepa:
Co stanowi izolację termiczną na styku wspomnianych płaszczyzn? POWIETRZE.
Nie ma idealnie gładkich powierzchni - nawet wypolerowane na lustro mogą być "niepłaskie" - i to zarówno sama powierzchnia radiatora, jak i wkładki radiatorowej (blaszki samego elementu ). Ponieważ zarówno blaszka (przeważnie miedź chromowana lub niklowana, czasem pokrywana innym metalem), jak i powierzchnia radiatora nie jest nigdy idealna, należy się liczyć z tym, że po dokręceniu elementu pomiędzy nim a radiatorem prócz podkładki izolacyjnej zostanie jakiś "bąbelek" powietrza - nawet niezwykle cienka warstwa powietrza skutecznie powiększa oporność termiczną. Pasta ma za zadanie wypełnić te szczeliny sobą - a ponieważ ma zdecydowanie mniejszą oporność termiczną niż powietrze - poprawia przewodnictwo cieplne takiego połączenia.
Wśród ogólnie dostępnych past tego rodzaju z czystym sumieniem mogę polecić krajowy produkt "Pastę Termoprzewodzącą H" - jest to zawiesina pyłu tlenku cynku w silikonowej paście.
Tlenek cynku w połączeniu z silikonowym "nośnikiem"ma właściwości izolujące elektrycznie, więc nie ma problemu, gdy trochę wycieknie przy dokręcaniu - a wycieknie na pewno. Ostatecznie sama pasta zawsze będzie mieć gorsze przewodnictwo cieplne niż metal (nawet "ciekły", z którym jest ten problem, że prócz tego, że drogi to przewodzi prąd), więc nie ma najmniejszego sensu paprać nią na grubo pół radiatora. To powszechny dość błąd "młodych zdolnych"... Tak więc pasta winna być rozprowadzona na podkładce (poza wspomnianą podkładką silikonową) cienką równomierną warstwą. To raz. Dwa to konieczność dokręcenia etapowo - po pierwszym dokręceniu (nawet "na chama") i odczekaniu kilku minut - może się bowiem okazać, że śruba zyskała luz - że można dokręcić nią jeszcze o pół obrotu czy więcej - to pasta zostaje wyciskana z miejsc, gdzie jej nie potrzeba.
Czy jest sens stosowania w amatorskich konstrukcjach past "specjalnych" do procesorów o rzekomo najlepszych właściwościach i poprawiające odprowadzanie ciepła kilkukrotnie? NIE.
Zastanówmy się = przecież zarówno radiator, jak i wkładka radiatorowa powinny być już z założenia idealnie płaskie (nie są ale w minimalnym stopniu), a pasta ma wypełnić tylko EWENTUALNE przestrzenie w których nie ma idealnego styku i znajduje się MIKROSKOPIJNA warstwa powietrza. Tam naprawdę nie potrzeba milimetra pasty, wystarczy grubość rządu mikronów a i to nie wszędzie! Jaka jest więc korzyść ze stosowania takiej "super specjalnej" pasty nad zwykła "H"? jedna setna stopnia Celsjusza? Moim zdaniem jedyna korzyść ze stosowania "zwyklej" pasty to oszczędność pieniędzy.
Tak na marginesie - gdy zaczynałem stosować tranzystory wymagające chłodzenia w powszechnym użyciu była pasta silikonowa - dokładnie taka, jaką w swojej ofercie ma do dziś AB CHEMIE - zwykła silikonowa pasta bez żadnych dodatków.
Według obliczeń i współczynników podawanych w ówczesnych podręcznikach oporność termiczna podkładki mikowej posmarowanej obustronnie pastą wynosiła ok. 0,2°C/W i to w najgorszym wypadku (czasem można było nawet tę oporność termiczną w ogóle pominąć!). Przy poprawnie posmarowanej podkładce, braku większych nierówności radiatora i odpowiednim ściśnięciu można było przyjąć, że ta oporność była pomijalnie mała. A więc? Jak poprawi się przewodność cieplna, gdy już poprawiać nie ma czego?
Sam stosowałem taką pastę silikonową długie lata - zarówno w wypadku elementów o naprawdę dużych mocach strat, jak i tych "normalniejszych" - powiem, że w momencie, gdy pokazała się pasta typu "H" nie zauważyłem żadnej różnicy... poza jedną - "H" brudzi bardziej...
Dziwne radiatory
Na sam koniec drugiej części tego cyklu pozwolę sobie przedstawić ewenement:
Najpierw jednak krótkie wyjaśnienie... Otóż potrzebowałem "na gwałt" tranzystora 2N3055 - niby nic bardziej banalnego, ale wyszły mi jakoś wszystkie, a potrzebowałem do naprawy sprzętu. Kolega akurat wybierał się na Wolumen (obecnie już tylko namiastka Targowiska Staroci, które z czasem przekształciło się na największy w Polsce bazar elektroniczny, a obecnie... Obecnie co niedzielę można jeszcze coś znaleźć, ale to już skromny ochłap w stosunku do Wolumenu z przed nawet 20 lat.)
Dzwonię więc do Niego i proszę - "Jak już będziesz kup mi JEDEN 2N3055". Za dwie godzinki Kolega puka do drzwi - "Kupiłeś?" Tak, nawet cztery"... i wyciąga... coś takiego:
[Proszę się nie sugerować stabilizatorami, które położyłem tam do zdjęcia - oryginalne 2N'y są już wykorzystane, a chciałem pokazać "młodym zdolnym", jak wygląda obudowa TO-3]
Jest to coś, co bardziej UDAJE radiator niż nim jest faktycznie - czemu? Po pierwsze odlew. Powierzchnia do której przykręcone były tranzystory jest chropowata - mając w pamięci to o czym pisałem wcześniej (dokładne przyleganie płaszczyzny radiatora do płaszczyzny tranzystora) - przewodzenie ciepła mierne. Na dodatek każdy z tranzystorów dokręcony poprzez podkładkę mikową BEZ JAKIEJKOLWIEK PASTY!
(ślady po jednej podkładce nawet widoczne na zdjęciu - ukruszyła się i dwa kawałki - wgniecione w chropowatą powierzchnię - zostały) - jeszcze gorsze odbieranie ciepła. W dodatku sam odlew to płaski "pucek" bez jakichś (szczątkowych nawet) żeberek.
Jak to działało? No cóż... Odzysk z jakiegoś czołgu czy innej radiostacji ( stoisko z nadwyżkami magazynowymi WP - czasem można tam znaleźć coś naprawdę ciekawego) - gdzie jak wiadomo - liczy się niezawodność - stąd 2N 3055 najprawdopodobniej pracujący na 1/10 swoich możliwości, a dodatkowo (w razie "W" może odebrać więcej ciepła ale przez krótki czas) dokręcony do czegoś takiego - mel aluminium ma dużą masę (jakieś ćwierć kilograma chyba) więc jest w stanie odebrać dość szybko ciepło z nagrzanych tranzystorów, ale bardzo szybko sam się nagrzeje a oddać ciepło do otoczenia będzie mu trudno, bo powierzchnia mała... W gruncie rzeczy taki sam efekt byłby po dokręceniu tych tranzystorów do blachy Al grubości ok. 5mm. Powierzchnia taka sama, a przy okazji bardziej gładka od tego odlewu...
No, ale wojsko nie oszczędza jak widać. Na masie również.
No nic to, grunt, że za te cztery 2N3055 (firmowe, nie jakieś "no name" czy podróbki) zapłacił Kolega tyle co za jeden 2N niewiadomego autoramentu...
Na sam koniec już krótkie wyjaśnienie sensu powstania tego tematu: Otóż chciałem w ten sposób wskazać wszystkim adeptom stawiającym pierwsze elektroniczne kroczki, skąd można zdobyć części czy podzespoły sporo taniej niż w sklepie internetowym. Trzeba tylko mieć oczy szeroko otwarte wiedzieć, czego się szuka i gdzie można to znaleźć. A wykorzystanie przyjdzie z czasem - wszak łatwiej coś zbudować, gdy ma się już materiały do budowy, prawda?
Jedyna wada to konieczność wygospodarowania miejsca na swoje znaleziska... Tu Żona/Mama musi być wyrozumiała... (Moja jest
)
Po Słowie:
Nie pisałem nic o tzw. "termopadach" oraz podkładkach ceramicznych. Celowo.
Dlaczego? Po pierwsze niezwykle trudno uzyskać jakieś wiążące informacje o Rth (oporności termicznej) takowych, a nawet jak się już znajdzie to dla konkretnego produktu, konkretnego producenta. Niestety, producentów jest wielu i nie koniecznie można wiedzieć jakiego producenta takiego termopada czy podkładkę ceramiczną kupiliśmy.
Inna sprawa to dość ograniczony dostęp dla takich podkładek czy padów przez amatora dopiero co zaczynającego się interesować elektroniką.
Jedno, co można powiedzieć to:
Teromopady mają znacznie gorsze przewodnictwo cieplne od powyżej opisanych podkładek izolacyjnych. W głównej mierze chodzi tu o grubość podkładki, a także (w wielu przypadkach) brak ustalenia konkretnej siły docisku - przykład każdy ma chyba w swoim stacjonarnym komputerze - stacja DVD. Tam termopady służą do poprawienia warunków pracy dla układów scalonych elektroniki - dosiekane są tylko wiotką (mimo przetłoczeń) cienką blachą dekla dolnego. O ile jeszcze te bliżej śrub są mocniej dociśnięte, to te blisko środka praktycznie biorąc ledwo co dotykają do blachy. Pomaga - owszem - pisałem już na samym początku przy okazji wyjaśnienia stosowania past termoprzewodzących - na pewno lepiej dla elementu niż brak żadnego kontaktu termicznego z obudową, ale jest to metoda wynikająca raczej z braku możliwości stosowania innej, a jednocześnie NIECO poprawiające komfort termiczny elementów.
Co do podkładek ceramicznych - mają jedną, ale za to niepodważalną zaletę - dużą odporność na przebicie wysokim napięciem. Ponieważ takie napięcia raczej amatorowi raczkującymi po poletku elektroniki nie grożą - pominąłem. Na pewno jednak są to elementy drogie oraz delikatne (kruche) w porównaniu do innych podkładek izolacyjnych.
Pozdrawiam.
Skąd pozyskać i do czego może się taki radiator przydać?
Z odzysku. Jest to dość szeroko pojęte źródło, ale w skrócie najwięcej można znaleźć w urządzeniach w których możemy się spodziewać elementów silnie się grzejących...
Osobiście wiele radiatorów pozyskiwałem ze starych (przeważnie na tyle uszkodzonych, że nieopłacalnych do naprawy i wykorzystania) płyt komputerów stacjonarnych, telewizorów, sprzętu audio... Możliwości jest wiele i każdy z Was na pewno znajdzie swoje źródło.
Z komputerów można pozyskać dwa rodzaje radiatorów - Radiatory procesora głównego i kart graficznych. Obie te grupy można podzielić na radiatory pasywne i aktywne (z wentylatorem - zwanym czasem propellerem
Jeżeli radiator miał zamontowany wentylator zgodnie z tym, co było pisane w poprzednim temacie, najlepiej zda egzamin z wentylatorem. Różnica zdolności oddawania ciepła w obu wypadkach jest naprawdę duża i jeśli już mamy zamiar (lub konieczność) taki radiator wykorzystać - należy o tym pamiętać. Przyznam się, że nie miałem okazji dokładnie się temu przyjrzeć, ale o ile bez wentylatora taką "graniczną" mocą jest np. 20W, to (w zależności od wydajności wentylatora) z zamontowanym wentylatorem ta moc może wynieść nawet kilkadziesiąt razy więcej. Oczywiście nie wystarczy założyć byle jakiego "wiatraczka", a taki, który będzie mieć największy przepływ powietrza; a więc przeważnie będzie to wentylator wysokoobrotowy (raczej nie z tych "cichych"...) i możliwie dużych skrzydełkach na dodatek odpowiednio wyprofilowanych. Tu zarówno modeli, jak i mocy przy założonej wielkości jest tyle, że można wybierać jak w ulęgałkach i na pewno coś można dobrać, co spełni nasze oczekiwania... do pewnego stopnia rzecz jasna. Ze swej strony polecam wykorzystać wentylatory "firmowe", czyli takie, do których możemy znaleźć karty katalogowe (najlepiej wiarygodne
Przykłady poniżej:
Proszę zwrócić uwagę na pogrubioną część środkową podstawy. Nie jest to jakieś widzimisię projektanta, a ważny element umożliwiający odebranie większej ilości ciepła z chłodzonego elementu - dzięki temu zgrubieniu ciepło łatwiej jest rozprowadzane do najbardziej oddalonych żeberek. Sam wentylator wraz z elementem go mocującym (dwie "szyny" na skrajnych żeberkach) jest zdemontowany.
Kolejny radiator również z jakichś starych płyt komputerowych jest już zbudowany nieco inaczej:
Po pierwsze jest mniejszy, po drugie wentylatorek niewielki (w porównaniu do poprzedniego), a po trzecie sam radiator z płytą go mocującą (jest mocowana "na zatrzask" do skrajnych żeberek radiatora specjalnie w tym celu wyprofilowanych) tworzy coś w rodzaju kanału chłodzącego - powietrze zasysane jest z otoczenia i wdmuchiwane na środkową część radiatora; rozchodzi się na boki do wylotów jednocześnie opływając (studząc) żeberka na całej ich długości. Ktoś spostrzegawczy dopatrzy się czterech słupków - dorobiłem w celu łatwiejszego mocowania do obudowy (słupki są wkręcane w nagwintowane otwory M3).
Takich radiatorów pozyskałem kilka sztuk i część z nich już "zagospodarowałem":
Powyżej prosty układ zasilacza z regulacją napięcia i prądu stosunkowo niewielkiej mocy. Do takich zadań taki radiator jest wręcz stworzony; dodatkowo sam propeller jest zasilany poprzez układ regulacji obrotów w zależności od temperatury - czujnik wkręcony w nagwintowany otwór M5. Zarówno obroty, jak i chłodzenie rośnie wraz ze wzrostem temperatury. W taki sposób jest też wykonana regulacja w innym egzemplarzu tego radiatora, wykorzystanego do chłodzenia wzmacniacza mojej wieży DiY - przy normalnym słuchaniu wentylator co najwyżej okresowo się załączy na minimalnych obrotach (jest wówczas całkowicie niesłyszalny), włącza się na większej mocy dopiero przy głośnym graniu (raptem 2x15W, więc maksymalnych obrotów nie osiąga nigdy) - tego zdjęcia nie załączam, gdyż trudno mi wysunąć całą wieżę z regału, by zrobić fotkę - przepraszam...
Radiatory z kart graficznych
Tu z kolei wybór jest chyba największy, jeśli chodzi o kształty i wielkości.
Z natury rzeczy są niewielkie, jednak można je wykorzystywać nawet do rozproszenia kilkunastu watów - oczywiście te z wymuszonym chłodzeniem.
Malutkie - ok. 5W spokojnie rozproszy:
Dla elementów w obudowach TO126 i 220 mocowanie samego radiatora może być nieco utrudnione (oryginalnie chłodził procek leżący na płytce, a radiator dociskany był do niego dwoma sprężynkami w kołkach mocujących), ale wystarczy pomyśleć i znajdzie się sposób na inny montaż - zajmujący mniej miejsca na powierzchni płytki.
Kolejny o mniejszej powierzchni, ale za to ze wspomaganiem - dzięki temu podobna skuteczność w rozpraszaniu mocy, a nawet ciut większa:
Następny - już "słusznych" wymiarów, jednak mało "ustawny". Dlatego też wymyśliłem dlań zastosowanie oświetleniowe.
Może się wydawać, że nieco na wyrost w stosunku do ilości traconej mocy, jednak wszyscy wiemy, że LED nie lubi tropików i dłużej pożyje w umiarkowanym klimacie.
Taki "średniaczek", ale za to ładniuni:
Zastosować można jak poprzedni lub (po dorobieniu innego mocowania) do innych elementów.
Na koniec taki o ciekawym kształcie z już dorobionym mocowaniem:
To mocowanie to nic innego jak nagwintowanie dwóch otworów gwintownikiem M4. Pięć minut roboty i może zyskać nowe życie.
W bonusie - również radiator z komputera, ale nieco wyższy, a przez to o większych możliwościach:
Da radę nawet w połączeniu z TDA 2004 - oczywiście przy pionowym ustawieniu żeberek i umożliwieniu swobodnego przepływu powietrza.
Radiatory z telewizorów (starych - CRT)
Nie mam zbyt dużo typów ze względu na miejsce pozyskania (serwis TV Philipsa),
ale w różnych wykonaniach:
Różne wielkości, mimo takiego samego kształtu, i różne wykonania, a dzięki temu i różne moce. Ten pierwszy oryginalnie pracował ze wzmacniaczem scalonym audio 2x15W (we wnętrzu obudowy TV, a więc w dużej temperaturze otoczenia) - największy i w dodatku czerniony - z układem 2x20W.
Można sobie wyobrazić że w bardziej "komfortowych" warunkach (otoczenie w temperaturze pokojowej) te wartości będą nieco większe. Tak przy okazji - w poprzednim odcinku ktoś pytał o barwienie radiatorów:
Po co się barwi radiatory?
Z lekcji fizyki wiemy, że zdolność oddawania ciepła, a dokładnie poprzez emisję podczerwieni zależy od barwy powierzchni - w tym wypadku radiatora. Czarny kolor zdecydowanie najlepiej się pod tym względem wyróżnia. Czerniony radiator może oddać więcej ciepła nawet o 20%, przy czym zdecydowanie podnosi się również zdolność odbierania ciepła z otoczenia. Z jednej strony to ogromna zaleta, a z drugiej wada - należy pamiętać, by np. urządzenia z takim radiatorem nie wystawiać na działanie promieni słonecznych...
Inne kolory - co prawda uzyskiwane w ten sam sposób - anodowanie aluminium - są już raczej wyłącznie dla ozdoby: w porównaniu do aluminium niebarwionego różnica jest pomijalnie mała.
Praktyczne wykorzystanie radiatora z odzysku
Kolejny przykład radiatora o ciekawym kształcie (nie pomnę już, z czego go wygrzebałem, ale spodobał mi się):
Przyznacie, że wygląd nietypowy...
To wykorzystanie radiatora powstało z przypadku - tym razem pozyskanego od starego procesora głównego wraz z wentylatorem i (dorobioną oczywiście
Dla cichego grania wentylator stoi. Dopiero wraz ze wzrostem głośności (a więc i strat, a co za tym idzie także temperatury) zaczyna się kręcić.
Zasilacz (jakżeby inaczej) do projektu, który kiełkował w mojej głowie już od dawien dawna, czyli magnetofonu kasetowego (w trakcie realizacji). W nim dwa radiatory dopasowane do elementów obudowanych w TO-220 - w tym wypadku stabilizatorów liniowych serii LM78** i 79**:
Na ostatnim zdjęciu widać pady służące tylko do montażu radiatora do płytki. Dzięki temu prostemu rozwiązaniu radiator - mimo stosunkowo dużej masy (ten większy) trzyma nawet po upadku z 2 metrów na podłogę [kotek (Pieszczoch) sprawdzał, czy przeskoczy z szafy na regał i się nie udało za pierwszym razem...]. Widoczne klejenie mocowania transformatora (biała żywica epoksydowa) pokazuje, jak solidne mocowanie radiatora zapewniają dwa małe kołki wlutowane w płytkę...
Radiatory do tranzystorów średniej mocy
Tranzystory średniej mocy też czasem wymagają chłodzenia. Czasem wystarczy tylko wciśnięta na "kapelusz" tranzystora TO-39 tulejka z blaszki, a czasem coś większego:
Jak nietrudno się domyślić - powyżej pokazane radiatorki nie służą do rozpraszania jakichś potężnych mocy. Przeważnie to raczej radiatory stosowane dla zwiększenia komfortu pracy tranzystora. Niemniej jednak skutecznie potrafią obniżyć temperaturę o kilka-kilkanaście stopni, co niekiedy jest dla tranzystora "być albo nie być". Na uwagę zasługuje radiator (niestety najmniej widoczny) po prawej stronie na dole - to radiator zdjęty ze wzmacniacza audio TDA2004 - wzmacniacza, który wg specyfikacji urządzenia, w jakim był zastosowany pracował z mocą 5W.
Taki radiator nie wymagał żadnego mocowania - sam waży niewiele, a jak wiemy - TDA ma nóżek sporo i dość mocno się trzyma płytki sam z siebie, natomiast samo utrzymywanie się radiatora na układzie scalonym zrealizowano przez dokładne dopasowanie szerokości szpary na obudowę - wchodzi nań ze sporym oporem niejako "na wcisk".
Czy radiator musi mieć wygląd "grzebieniopodobny?
Oczywiście, że nie,. Czasem wystarczy tylko "zbić" temperaturę o kilka stopni, czasem zakłada się radiator dla zwiększenia komfortu pracy elementu, czasem jest on wręcz tylko elementem konstrukcyjnym...
Kilka przykładów poniżej:
Powyżej prosty do bólu zasilacz symetryczny, w którym stosowane LM7805 i 7905 w najmniej korzystnych warunkach wymagały wytracenia po ok. 2,5W. sam (goły) stabilizator raczej nie powinien być zmuszany do oddawania więcej niż 1W, a już dwa kawałki miedzianej blachy (0,5mm) o wielkości jak wyżej wygięty w "U" dla lepszej stabilizacji (w tych "uszach" są pozostawione kawałki po ok. 3 mm szerokości wystających "pipków" do wlutowania w płytkę) zdecydowanie poprawił warunki pracy - nawet przy maksymalnych prądach pobieranych z zasilacza blaszki radiatorów nie osiągają więcej niż 40°C.
Inna konstrukcja to dość skomplikowany (ze względu na trzy napięcia i impulsy synchronizacji z siecią) układ zasilacza, w którym co prawda straty na stabilizatorach nie przekraczały dopuszczalnych, ale urządzenie przewidziane było do pracy w naprawdę trudnych warunkach (konkretnie to zasilacz regulatora grzałek wtryskarek półautomatycznych wytłaczających plastikowe półprodukty) - na hali w środku srogiej zimy było ok. 38°C.
Tak więc należało zadbać, by i samo urządzenie nie było powodem przestoju i związanych z tym strat firmy.
Jak się okazuje - wystarczył kawałek blachy (tym razem Al grubości 1,2mm) wygięty w "L". Dzięki temu zarówno mechanicznie, jak i "temperaturowo" urządzenie wytrzymuje te trudne warunki już od (już) 6 lat codziennej pracy.
Skoro już o zasilaczach mowa, to kolejny przykład nietypowego zastosowania radiatora:
Co w tym nietypowego? Radiator z założenia był projektowany dla tranzystorów w obudowach TO-3, a tu został wykorzystany do schłodzenia (również niewielkiego - zaledwie ok. 10 W mocy start w przetwornicy) zasilacza opartego na hybrydowej przetwornicy 230/12V 10A. Zasilacz ten również był narażony na pracę w gorącym otoczeniu (ponad 60°C), stąd pomysł na radiator - gdyby nie to, mógłby spokojnie pracować i "goły".
Radiatory kupowane: "gotowe" i "na wymiar"
Dla konstruktora - komfortowa sytuacja: Nie dość, że może wybrać spośród ogromnej ilości typowych profili i wielkości taki, jaki potrzebuje to w dodatku może sobie zażyczyć przycięcia na wymiar, jaki nie występuje w typowej ofercie.
Takich radiatorów w swojej "kolekcji" mam najmniej - czemu? Bo w każdej chwili są dostępne i nie ma najmniejszego problemu z ich zakupem. Te, co mam służą jako "fizyczny wzorzec metra" - dla łatwiejszego zobrazowania sobie jak płytka będzie wyglądać z takim radiatorem.
Małe - o typowych długościach (na zdjęciu tylko dwa rozmiary) do tranzystorów/stabilizatorów w obudowach TO126, 220 i podobnych:
Przyznam się, że to moje ulubione.
Z takich ciętych na wymiar na tak zwanym "podorędziu" został mi tylko jeden typ:
Akurat ten egzemplarz został wybrany dla sztucznego obciążenia - na jednym takim radiatorze (wspomaganym wentylatorem) mocowane będą rezystory mocy (2x100W). Daje to mniej więcej wyobrażenie o ilości oddawanego ciepła.
Elementy izolacyjne
Często musimy odizolować elektrycznie element do radiatora mocowany. Jak i czym to zrobić? Oczywiście wszyscy wiemy - są specjalne podkładki izolacyjne, zarówno pod tranzystory, jak i mocujące go śrubki:
Kosztują niewiele, a zapewniają doskonałą izolację... Czy zawsze?
Niekoniecznie...
Ogólnie wszystko zaczęło się bardzo dawno od podkładek mikowych - minerał ten z racji na swoje wiązania cząsteczkowe i idealną wręcz zdolność izolacji elektrycznej stosowany jest do dziś wszędzie tam, gdzie ma występować długotrwała wysoka temperatura. Wycinane z arkuszy gotowe kształtki zapewniają minimalne problemy z ich stosowaniem; wystarczy śrubka lub dwie z odpowiednimi podkładkami i już. Należy jednak uważać - sama mika jest dość delikatna - szczególnie nie lubi być wyginana i stosunkowo łatwo się strzępi. Poza tym wbrew pozorom niezbyt dobrze przewodzi ciepło - z tego względu jest tak cienka, a ponadto konieczne jest obustronne posmarowanie CIENKĄ WARSTWĄ (!!!) podkładki pastą termoprzewodzącą.
Innym rodzajem podkładek są podkładki silikonowe - grubsze od mikowych, ale dzięki swej elastyczności nie wymagające stosowania żadnych past. Również dobrze znoszą temperaturę, do jakiej potrafią się nagrzać półprzewodniki. Stanowią również dobrą izolację elektryczną, ale... powierzchnia zarówno radiatora, jak i chłodzonego elementu musi być gładka, bez żadnych zadziorów, a i siła dokręcenia (dociśnięcia) elementu nie może być zbyt duża - podkładka stosunkowo łatwo może się przeciąć - nawet od krawędzi wkładki radiatorowej, a tym bardziej zanieczyszczenia na powierzchni (np. opiłki, nieogratowany dobrze otwór) i nieszczęście gotowe.
Tak w ogóle to należy zwracać uwagę na takie "drobiazgi" jak gładka powierzchnia i gratowanie otworów. Często "młody zdolny" zapomina o takich rzeczach, a potem płacz...
Podkładki dla nieco mniej krytycznych wymagań to podkładki z estrafolu, czyli bezbarwnej cienkiej folii, będącej dobrym izolatorem elektrycznym mającym nieco gorszą odporność na wysokie temperatury (max. do ok. 60°C - nie więcej). Ze względu właśnie na tę wrażliwość na temperaturę należy stosować je z rozwagą. Oczywiście - tak jak i podkładki mikowe, wymaga stosowania pasty.
Co do samej pasty...
Wspomagacze, czyli do czego potrzebna jest pasta termoprzewodząca.
Tu po pierwsze krótkie wyjaśnienie: Sama pasta NIE JEST wcale tak termoprzewodząca jak głosi fama (zdziwienie?), a w każdym razie nie tak, jak to sobie wyobrażają co poniektórzy. Ona jedynie poprawia przewodzenie cieplne na złączu dwóch płaszczyzn. Nic więcej.
W jaki sposób? Prosty jak budowa cepa:
Co stanowi izolację termiczną na styku wspomnianych płaszczyzn? POWIETRZE.
Nie ma idealnie gładkich powierzchni - nawet wypolerowane na lustro mogą być "niepłaskie" - i to zarówno sama powierzchnia radiatora, jak i wkładki radiatorowej (blaszki samego elementu ). Ponieważ zarówno blaszka (przeważnie miedź chromowana lub niklowana, czasem pokrywana innym metalem), jak i powierzchnia radiatora nie jest nigdy idealna, należy się liczyć z tym, że po dokręceniu elementu pomiędzy nim a radiatorem prócz podkładki izolacyjnej zostanie jakiś "bąbelek" powietrza - nawet niezwykle cienka warstwa powietrza skutecznie powiększa oporność termiczną. Pasta ma za zadanie wypełnić te szczeliny sobą - a ponieważ ma zdecydowanie mniejszą oporność termiczną niż powietrze - poprawia przewodnictwo cieplne takiego połączenia.
Wśród ogólnie dostępnych past tego rodzaju z czystym sumieniem mogę polecić krajowy produkt "Pastę Termoprzewodzącą H" - jest to zawiesina pyłu tlenku cynku w silikonowej paście.
Tlenek cynku w połączeniu z silikonowym "nośnikiem"ma właściwości izolujące elektrycznie, więc nie ma problemu, gdy trochę wycieknie przy dokręcaniu - a wycieknie na pewno. Ostatecznie sama pasta zawsze będzie mieć gorsze przewodnictwo cieplne niż metal (nawet "ciekły", z którym jest ten problem, że prócz tego, że drogi to przewodzi prąd), więc nie ma najmniejszego sensu paprać nią na grubo pół radiatora. To powszechny dość błąd "młodych zdolnych"... Tak więc pasta winna być rozprowadzona na podkładce (poza wspomnianą podkładką silikonową) cienką równomierną warstwą. To raz. Dwa to konieczność dokręcenia etapowo - po pierwszym dokręceniu (nawet "na chama") i odczekaniu kilku minut - może się bowiem okazać, że śruba zyskała luz - że można dokręcić nią jeszcze o pół obrotu czy więcej - to pasta zostaje wyciskana z miejsc, gdzie jej nie potrzeba.
Czy jest sens stosowania w amatorskich konstrukcjach past "specjalnych" do procesorów o rzekomo najlepszych właściwościach i poprawiające odprowadzanie ciepła kilkukrotnie? NIE.
Zastanówmy się = przecież zarówno radiator, jak i wkładka radiatorowa powinny być już z założenia idealnie płaskie (nie są ale w minimalnym stopniu), a pasta ma wypełnić tylko EWENTUALNE przestrzenie w których nie ma idealnego styku i znajduje się MIKROSKOPIJNA warstwa powietrza. Tam naprawdę nie potrzeba milimetra pasty, wystarczy grubość rządu mikronów a i to nie wszędzie! Jaka jest więc korzyść ze stosowania takiej "super specjalnej" pasty nad zwykła "H"? jedna setna stopnia Celsjusza? Moim zdaniem jedyna korzyść ze stosowania "zwyklej" pasty to oszczędność pieniędzy.
Tak na marginesie - gdy zaczynałem stosować tranzystory wymagające chłodzenia w powszechnym użyciu była pasta silikonowa - dokładnie taka, jaką w swojej ofercie ma do dziś AB CHEMIE - zwykła silikonowa pasta bez żadnych dodatków.
Według obliczeń i współczynników podawanych w ówczesnych podręcznikach oporność termiczna podkładki mikowej posmarowanej obustronnie pastą wynosiła ok. 0,2°C/W i to w najgorszym wypadku (czasem można było nawet tę oporność termiczną w ogóle pominąć!). Przy poprawnie posmarowanej podkładce, braku większych nierówności radiatora i odpowiednim ściśnięciu można było przyjąć, że ta oporność była pomijalnie mała. A więc? Jak poprawi się przewodność cieplna, gdy już poprawiać nie ma czego?
Sam stosowałem taką pastę silikonową długie lata - zarówno w wypadku elementów o naprawdę dużych mocach strat, jak i tych "normalniejszych" - powiem, że w momencie, gdy pokazała się pasta typu "H" nie zauważyłem żadnej różnicy... poza jedną - "H" brudzi bardziej...
Dziwne radiatory
Na sam koniec drugiej części tego cyklu pozwolę sobie przedstawić ewenement:
Najpierw jednak krótkie wyjaśnienie... Otóż potrzebowałem "na gwałt" tranzystora 2N3055 - niby nic bardziej banalnego, ale wyszły mi jakoś wszystkie, a potrzebowałem do naprawy sprzętu. Kolega akurat wybierał się na Wolumen (obecnie już tylko namiastka Targowiska Staroci, które z czasem przekształciło się na największy w Polsce bazar elektroniczny, a obecnie... Obecnie co niedzielę można jeszcze coś znaleźć, ale to już skromny ochłap w stosunku do Wolumenu z przed nawet 20 lat.)
Dzwonię więc do Niego i proszę - "Jak już będziesz kup mi JEDEN 2N3055". Za dwie godzinki Kolega puka do drzwi - "Kupiłeś?" Tak, nawet cztery"... i wyciąga... coś takiego:
[Proszę się nie sugerować stabilizatorami, które położyłem tam do zdjęcia - oryginalne 2N'y są już wykorzystane, a chciałem pokazać "młodym zdolnym", jak wygląda obudowa TO-3]
Jest to coś, co bardziej UDAJE radiator niż nim jest faktycznie - czemu? Po pierwsze odlew. Powierzchnia do której przykręcone były tranzystory jest chropowata - mając w pamięci to o czym pisałem wcześniej (dokładne przyleganie płaszczyzny radiatora do płaszczyzny tranzystora) - przewodzenie ciepła mierne. Na dodatek każdy z tranzystorów dokręcony poprzez podkładkę mikową BEZ JAKIEJKOLWIEK PASTY!
(ślady po jednej podkładce nawet widoczne na zdjęciu - ukruszyła się i dwa kawałki - wgniecione w chropowatą powierzchnię - zostały) - jeszcze gorsze odbieranie ciepła. W dodatku sam odlew to płaski "pucek" bez jakichś (szczątkowych nawet) żeberek.
Jak to działało? No cóż... Odzysk z jakiegoś czołgu czy innej radiostacji ( stoisko z nadwyżkami magazynowymi WP - czasem można tam znaleźć coś naprawdę ciekawego) - gdzie jak wiadomo - liczy się niezawodność - stąd 2N 3055 najprawdopodobniej pracujący na 1/10 swoich możliwości, a dodatkowo (w razie "W" może odebrać więcej ciepła ale przez krótki czas) dokręcony do czegoś takiego - mel aluminium ma dużą masę (jakieś ćwierć kilograma chyba) więc jest w stanie odebrać dość szybko ciepło z nagrzanych tranzystorów, ale bardzo szybko sam się nagrzeje a oddać ciepło do otoczenia będzie mu trudno, bo powierzchnia mała... W gruncie rzeczy taki sam efekt byłby po dokręceniu tych tranzystorów do blachy Al grubości ok. 5mm. Powierzchnia taka sama, a przy okazji bardziej gładka od tego odlewu...
No, ale wojsko nie oszczędza jak widać. Na masie również.
No nic to, grunt, że za te cztery 2N3055 (firmowe, nie jakieś "no name" czy podróbki) zapłacił Kolega tyle co za jeden 2N niewiadomego autoramentu...
Na sam koniec już krótkie wyjaśnienie sensu powstania tego tematu: Otóż chciałem w ten sposób wskazać wszystkim adeptom stawiającym pierwsze elektroniczne kroczki, skąd można zdobyć części czy podzespoły sporo taniej niż w sklepie internetowym. Trzeba tylko mieć oczy szeroko otwarte wiedzieć, czego się szuka i gdzie można to znaleźć. A wykorzystanie przyjdzie z czasem - wszak łatwiej coś zbudować, gdy ma się już materiały do budowy, prawda?
Jedyna wada to konieczność wygospodarowania miejsca na swoje znaleziska... Tu Żona/Mama musi być wyrozumiała... (Moja jest
Po Słowie:
Nie pisałem nic o tzw. "termopadach" oraz podkładkach ceramicznych. Celowo.
Dlaczego? Po pierwsze niezwykle trudno uzyskać jakieś wiążące informacje o Rth (oporności termicznej) takowych, a nawet jak się już znajdzie to dla konkretnego produktu, konkretnego producenta. Niestety, producentów jest wielu i nie koniecznie można wiedzieć jakiego producenta takiego termopada czy podkładkę ceramiczną kupiliśmy.
Inna sprawa to dość ograniczony dostęp dla takich podkładek czy padów przez amatora dopiero co zaczynającego się interesować elektroniką.
Jedno, co można powiedzieć to:
Teromopady mają znacznie gorsze przewodnictwo cieplne od powyżej opisanych podkładek izolacyjnych. W głównej mierze chodzi tu o grubość podkładki, a także (w wielu przypadkach) brak ustalenia konkretnej siły docisku - przykład każdy ma chyba w swoim stacjonarnym komputerze - stacja DVD. Tam termopady służą do poprawienia warunków pracy dla układów scalonych elektroniki - dosiekane są tylko wiotką (mimo przetłoczeń) cienką blachą dekla dolnego. O ile jeszcze te bliżej śrub są mocniej dociśnięte, to te blisko środka praktycznie biorąc ledwo co dotykają do blachy. Pomaga - owszem - pisałem już na samym początku przy okazji wyjaśnienia stosowania past termoprzewodzących - na pewno lepiej dla elementu niż brak żadnego kontaktu termicznego z obudową, ale jest to metoda wynikająca raczej z braku możliwości stosowania innej, a jednocześnie NIECO poprawiające komfort termiczny elementów.
Co do podkładek ceramicznych - mają jedną, ale za to niepodważalną zaletę - dużą odporność na przebicie wysokim napięciem. Ponieważ takie napięcia raczej amatorowi raczkującymi po poletku elektroniki nie grożą - pominąłem. Na pewno jednak są to elementy drogie oraz delikatne (kruche) w porównaniu do innych podkładek izolacyjnych.
Pozdrawiam.
Fajne? Ranking DIY
