Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Computer Controls
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Jak określić rezystancję termiczną radiatora?

08 Paź 2007 12:09 8700 12
  • Poziom 9  
    Wzory na obliczanie rezystancji termicznej radiatora (tzn. wartości jaką ma mieć zatosowany radiator) znalazłem. Problem jednak że dystrybutorzy np. TME nie podają przy radiatorach wartości rezystancji termicznej a tylko fizyczne wymiary radiatora. Skąd mam wiedzieć który radiator kupić?

    Edit: Niektóre jednak mają podaną tą wartość ale nie wszystkie...
  • Computer Controls
  • Tłumacz Redaktor
    Jak wróce do domu zarzuce Ci wzorem dokładnym i podstawowymi stalymi. Generalnie najważniejsza jest powierzchnia radiatora (nie wdając sie w szczegóły) i materiał z którego jest wykonany. Daje to pewne przybliżenie, ale w zasadzie dotyczy płaskiej blachy o takiej powierzchni. Postaraj sie oszacować powierzchnie, a jak wróce to Ci podam stałe (mam dla miedzi, aluminium i stali).

    pzdr
  • Computer Controls
  • Poziom 43  
    Dokładnie i jednoznacznej wartości nie da się podać. Rezystancja termiczna zależy od oczywiście materiału, kształty radiatora, jego położenia (ustawienia), obecności i rodzaju (formy) medium chłodzącego, temperatury otoczenia i pewnie jeszcze całej masy innych czynników takich jak nawet kurz. Lepiej poddać posiadany radiator prostej próbie, tj upchnąć go w takich warunkach w jakich miałby pracować i przy pomocy jakiegoś mocniejszego elementu, np tranzystora dużej mocy, wydzielić na nim moc taką jaka miała by się wydzielać w przewidywanym układzie. Jak radiator nie parzy to jest ok, jak szybko robi się gorący to radiator wymaga wentylatora lub jest zwyczajnie niewystarczający.
  • Poziom 9  
    Czekam niecierpliwie. Oszacowanie rezystancji temperaturowej radiatora na podstawie jego powierzchni w dużej mierze rozwiązuje mój problem.
  • Tłumacz Redaktor
    Nie wiem dokładnie co to za jednostka, moge później wrzucić cały rozdział. Póki co, generalnie wygląda to tak że jeśli A, to nasz parametr, R to opór termiczny a S to powierzchnia to
    R=1/(SA)

    Gdzie A wynosi odpowiednio [W/(cm^2*C)]
    0,21*10^-3 dla stali
    0,75*10^-3 dla aluminium
    1,43*10^-3 dla miedzi

    Pozdrawiam

    P.S. I nie zapomnij dodać około 2 C/W, jeśli uzywasz podkładki mikowej!
  • Poziom 9  
    Dzięki za odpowiedź.
    Jeśli to nie problem to wrzuć cały rozdział jeśli tylko wnosi coś więcej od podanego wzoru.
  • Specjalista elektronik
    Nie wiem dokładnie co to za jednostka

    Współczynnik oddawania ciepła przez radiator wyraża się w W/°K, albo W/°C - watach na stopień Kelwina/Celsjusza różnicy temperatur między radiatorem i otoczeniem (czy K, czy C, to nie ma znaczenia, bo różnice w obu skalach są równe); współczynnik oddawania ciepła na jednostkę powierzchni wyraża się np. w W/°C/cm² (a może lepiej w W/°C/m², albo w mW/°C/cm² - dla aluminium jest to 7.5 W/°C/m² = 0.75 mW/°C/cm² = 0.00075 W/°C/cm²). Odwrotność oporności cieplnej radiator-otoczenie = SA, gdzie S to powierzchnia_radiatora, A to współczynnik oddawania ciepła na jednostkę powierzchni materiału, który na niej jest (wygląda na to, że miedź oddaje ciepło 1.9X lepiej od aluminium - czyli radiator pokryty miedzią powinien dużo lepiej chłodzić). Przy wyliczaniu oporności cieplnej od np. złącza tranzystora do otoczenia trzeba posumować oporności cieplne: złącze-obudowa, kontaktu obudowa-radiator, rozpływu ciepła w radiatorze, i radiator-otoczenie.

    Powiedzmy, że mamy radiator aluminiowy w kształcie sześcianu o boku 10cm i temperaturze o 60°C wyższej od temperatury otoczenia. Jego powierzchnia to 600 cm², 0.75 mW/°C/cm² * 600 cm² * 60°C = 27000 mW = 27W - taką moc rozproszy ten radiator. Dla typowego procesora w PC ta moc byłaby za mała, temperatura za duża, a radiator duży, ciężki (2.7kg) i niewygodny - dlatego radiatory mają "rozgałęzioną" strukturą (to zwiększa powierzchnię, ale wtedy oporność cieplną ciężko wyliczyć, bo dochodzi podgrzewanie radiatora ciepłem oddawanym przez sąsiednie odgałęzienia), i nadmuch powietrza. Poniżej zdjęcie radiatora, który ma takie same rozmiary, a w tych samych warunkach odda 75W zamiast 27W.
    Jak określić rezystancję termiczną radiatora?
  • Moderator Projektowanie
    Rezystancji termicznej radiatora Rthsa się nie liczy, tylko mierzy.
    Nawet producenci radiatorów mierzą - i to podają, co najwyżej szacują tę wartość obliczeniowo w fazie projektowania.
    fuutro napisał:
    Rezystancja termiczna zależy od oczywiście materiału, kształty radiatora, jego położenia (ustawienia), obecności i rodzaju (formy) medium chłodzącego, temperatury otoczenia i pewnie jeszcze całej masy innych czynników takich jak nawet kurz.

    A także od temp. samego radiatora, koloru jego powierzchni, itp.
    Wielość czynników wpływających na wartość Rthsa powoduje, że tego nie da się obliczyć, najłatwiej to oszacować przez porównanie z podobnym.
    Proszę podać tu jego wymiary (wraz z rys), znajdziemy coś podobnego w katalogach producentów.
  • Poziom 27  
    TME nie podaje bo nie ma "jednej rezystancji termicznej" dla danego radiatora. Inna będzie jak ustawisz żeberka pionowo, inna jak poziomo. Z przepływem powietrza 1m/s będzie jeszcze inna. Ciśnienie atmosferyczne też ma znaczenie podobnie jak kolor (zwłaszcza dla wyższych temperatur)

    FISHER ELEKTRONIK (jest w TME) ma dokumentacje gdzie podaje krzywe (Rth vs prędkość przepływu powietrza vs rozmiar) i możesz dobrać coś na ich postawie. Tak czy inaczej na końcu musisz zmierzyć u siebie w układzie.
  • Poziom 43  
    CosteC napisał:
    TME nie podaje bo nie ma "jednej rezystancji termicznej" dla danego radiatora.
    TME ma produkty z różnych źródeł, dobry producent jak FISHER ELEKTRONIK ma katalogi z danymi ale radiatory ma drogie, od chińczyka kupią produkt tani, który żadnej dokumentacji nie posiada, bo producent ma to gdzieś, jest tanio, więc klientów nie brakuje, huta Kęty (polska produkcja) podobnie - podaje tylko wymiary, a klient niech se sam sprawdza parametry.

    Przy swobodnym chłodzeniu duży wpływ ma różnica temperatur radiator-otoczenie, kiedy jest duża to konwekcja poprawia odprowadzanie ciepła, efekt jest na tyle silny że samo Rth niewiele mówi, zapamiętałem taki przypadek kiedy zmniejszenie mocy o połowę zmniejszyło przyrost temperatury tylko o 1/4 - niższa temperatura zwiększyła rezystancję termiczną. Niektóre radiatory miały w katalogach podaną zależność Rth od mocy strat lub różnicy temperatur.
  • Poziom 34  
    Trzeba przejrzeć stare numery czasopism elektronicznych kilka lat wcześniejszych.
    W jednym z nich był opisany kompletny układ elektroniczny pozwalający określić /praktycznie/ -wyznaczyć rez. termiczną radiatora.
    Niestety -numer i nazwa wyleciały mi z pamięci. Może to był "Praktyczny elektronik"
    z Olsztyna ???????.
    W tej pracy był wykonany wzmacniacz -zastosowano radiator - i opisano sposób
    wyznaczenia Rt zastosowanego radiatora.
  • Specjalista elektronik
    Jak wiadomo, przy stałym prądzie przewodzenia napięcie na złączu p−n zmniejsza się o około 2,2mV na każdy stopień przyrostu temperatury.

    Nie jest to prawdą. Zależność napięcia na złączu od temperatury jest liniowa, przedłużenie tej linii przecięłoby wartość około 1.24V w 0°K, ale różnym prądom odpowiadają różne nachylenia tych linii - one wszystkie przecinają się w 0°K. Im większy prąd, tym większe napięcie, i mniejsza zmiana napięcia z temperaturą. Opisuje to wzór Shockleya, w którym za I_S podstawi się I_C*exp(-1.24V*e/kT), gdzie I_C jest stałą dla danego złącza (nie zależy od prądu, ani temperatury). I to jest wykorzystywane we wzorcach napięcia w układach takich jak LM4041-ADJ, czy LM317 - są tam dwa tranzystory, przez które płyną prądy o różnej gęstości, ale stosunek tych gęstości jest stały (pilnuje tego układ) - odpowiednia kombinacja liniowa ich napięć baza-emiter daje 1.24V, niezależnie od temperatury.

    Poza tym napięcie między bazą, a emiterem, zmierzone między końcówkami, zawiera jeszcze spadek napięcia na połączeniach, w tym na kontaktach omowych (tak się nazywają) między metalem, a półprzewodnikiem, oraz na oporności półprzewodnika. Te oporności zależą od temperatury - przy słabym domieszkowaniu oporność półprzewodnika maleje ze wzrostem temperatury, ale przy silniejszym w pewnym zakresie rośnie - i to jest zwykle zakres, w jakim tranzystor bywa stosowany.

    W rezultacie można się oszukać przy takiej metodzie pomiaru temperatury - rzeczywista będzie znacznie większa, niż tak zmierzona.

    Może by wyznaczać temperaturę inaczej - poprzez pomiar g_fe (transkonduktancja w układzie wspólnego emitera; od biedy można y_fe - czyli transadmitancję, bo przy niskich częstotliwościach y_fe~=g_fe). Powinna być równa I_C*e/(k*T), czyli T=(e/k)*I_C/g_fe, gdzie 'e' i 'k' są stałymi fizycznymi - w rezultacie do wyznaczenia temperatury nie trzeba dopasowywać pomiaru do charakterystyk tranzystora. Jeszcze lepiej mierzyć ją przy małym prądzie - uniknie się zafałszowania pomiaru przez oporności połączeń.

    Mógłby to być algorytm: mierz transadmitancję przy małym prądzie, jeśli jest wystarczająco duża (wyznaczona temperatura jest poniżej 150°C), to włącz duży prąd np. na 10ms, potem zmniejsz prąd i powtórz pomiar. Miarą odprowadzania ciepła przez radiator będzie współczynnik wypełnienia generowanych impulsów dużego prądu. A pomiar transadmitancji można robić przez skonstruowanie generatora - tak, by warunek amplitudy był spełniony, gdy temperatura jest poniżej 150°C.