Автор: Приветствую вас на своем блоге. В этой статье я расскажу о назначении радиаторов, какой радиатор выбрать для охлаждения проводника. Какие бывают радиаторы по назначению. На что нужно обращать внимание, каких размеров он должен быть и каких размеров. Что бы полупроводники не перегревались.
Назначение радиаторов
Назначение радиаторов – отводить тепло от полупроводников, это позволяет снизить влияние температуры на рабочие параметры приборов. Для этого применяют пластинчатые, ребристые, штыревые радиаторы. Чем больше радиатор по размеру, тем лучше он отводит тепло от радиодеталей, и тем самым они меньше нагреваются.
Для улучшения отвода тепла полупроводниковый прибор лучше всего крепить непосредственно к радиатору. Если необходима электрическая изоляция полупроводникового прибора от шасси, радиатор крепят на шасси через изолирующие прокладки.
Теплоизолирующая способность радиатора зависит от степени черноты материала, из которого он сделан. Чем больше черноты, тем отвод тепла будет эффективнее. Рассмотрим несколько видов разных радиаторов, что бы понять какой радиатор выбрать для нужного вам полупроводника.
Есть несколько технологий при изготовлении радиаторов из алюминия. Но в основном используют две технологии – литье и экструзия. Выбор производства радиаторов определяется вопросом: цена – качество. Так ребристые радиаторы дешевле делать методом экструзионном способом, а игольчатые методом литья.
Например, радиаторы ребристой формы будут дешевле и эффективней при экструзионном производстве, а произвести игольчатые радиаторы можно только методом литья.
Какой радиатор выбрать
При выборе радиатора нужно обращать внимание на много критериев, это: материал радиатора, площадь его рабочей поверхности, форма охладителя. Всё это значительно влияет на характеристики теплоотвода. Дешевые радиаторы из алюминия охлаждают хуже, чем медные радиаторы и графитовые, но и цена у последних не маленькая.
Материал, из которого изготавливаются радиаторы для транзисторов / светодиодов / микросхем, – это алюминий или медь.
Медные – дороже, но у них лучший теплоотвод, потому что медные радиаторы обладают лучшей теплопроводностью. Например, радиатор для процессора, радиатор для видеокарты и радиатор для чипсета – лучше выбирать на основе меди. А вот радиаторы для транзисторов или светодиодов целесообразнее купить на основе алюминия (его сплавы), потому что в данном случае вы получите оптимальное соотношение цена/качество.
Если у вас есть возможность, то покупайте их в интернет магазинах со скидками, или на рынках барахолках. Где цены на много ниже, чем у новых, а качество то же самое.
Штыревой радиатор
Штыревой (игольчатый) радиатор является очень эффективным теплоотводом для полупроводниковых приборов. Они изготавливаются из дюралюминия толщиной 4-6 мм и алюминиевой проволоки диаметром 3-5 мм. На поверхности предварительно обработанной пластины радиатора нужно наметить кернером места для отверстий под штыри, выводы транзисторов, диодов и крепежные винты.
Расстояние между центрами должно быть равно 2-2.5 диаметрам применяемой алюминиевой проволоки. Диаметр отверстий под штыри выбирают с таким расчетом, что бы проволока входила в них с возможно меньшим зазором. С обратной стороны отверстия под штыри зенкуют на глубину 1-1.5 мм. При минимальном объеме такой радиатор имеет максимальную эффективную площадь рассеивания. Площадь поверхности такого теплоотвода равна сумме площадей каждого штырька и площади основного тела.
Так же можно купить готовые радиаторы как в магазине, так и на рынке. Я покупаю их на рынке – барахолке, там они стоят раз в пять дешевле, чем в магазине. Имеется большой выбор и какой радиатор выбрать для вашей поделки, у вас не будет проблем.
Ребристый радиатор
Ребристый (пластинчатый) радиатор. Площадь этих радиаторов равна сумме площадей всех сторон. Чем больше площадь поверхности, тем выше эффективность теплопередачи. Для улучшения охлаждения элементов нужно увеличивать площадь радиатора. И что бы не увеличивать размеры, так как это не всегда можно из за конструкции устройства, радиаторы делают с ребрами и микрорельефом на них. Количество ребер и их размеры значительно увеличивают площадь радиаторов.
Так же радиаторы с ребрами отличаются по расстоянию между ребрами. На радиаторах, где расстояние маленькое между ними, нужно ставить принудительное охлаждение. Такие радиаторы встречаются в компьютерах для охлаждения процессоров. Радиаторы с большим расстоянием между ребрами используются без вентиляторов. Хотя и первые так же можно использовать без принудительного охлаждения. Тут уже на сколько эффективно они будут работать с охлаждением и без.
Усовершенствованный пластинчатый теплоотвод представляет собой набор из нескольких пластин, загнутых в разные стороны. Этот радиатор при площади поверхности равной простейшему пластинчатому имеет меньшие габариты. Устанавливается такой теплоотвод аналогично пластинчатому. Количество пластин может быть различным – в зависимости от необходимой поверхности. Площадь рассеивания такого радиатора равна сумме площадей всех загнутых участков пластин, плюс площадь поверхности центральной части. Это тип радиатора имеет и недостатки: пониженную эффективность отвода тепла от всех пластин, а также невозможность получения идеально прямой поверхности в местах соединения пластин между собой.
Радиаторы с принудительным охлаждением
Еще есть радиаторы, которые лучше принудительно охлаждать. Такие можно увидеть в компьютерных блоках питания. При небольшой площади такие радиаторы рассеивают большое количество мощности. Их недостатком является шум в работе и износ вентиляторов.
Делаются они из алюминия и его сплавов. Так же есть медные радиаторы, но их цена намного дороже. Но отводят они тепло намного лучше. И если у вас дорогое оборудование, то что бы избежать перегрева лучше использовать радиаторы из меди.
Как крепить полупроводники к радиатору
Полупроводники крепятся к радиатору при помощи специальных фланцев. При необходимости изоляции радиоэлементов от радиатора нужно применять изоляционные прокладки. Так конечно эффективность снизится, но при использовании разных микросхем и транзисторов это необходимо. Еще вариант изолировать сам радиатор от платы, что бы не применять изоляционные прокладки.
Поверхность в месте контакта с радиатором должна быть ровной и чистой, для лучшей отдачи тепла. Так же можно применять специальные термопасты для повышения эффективности и снижения сопротивления теплоотдачи. Если у вас транзисторы в защищенном корпусе, то их можно ставить на радиатор без прокладок. Но про термопасту забывать не стоит.
Как рассчитать радиатор
Рассчитывать радиатор самому можно по специальным формулам. Но я напишу как проще рассчитать размер радиатора. Это было написано в журнале “Радиоэлектроника”. Есть такой параметр как тепловое сопротивление. Он показывает, на сколько градусов нагревается объект, если в нем выделяется мощность в 1 Вт.
Например для транзистора в корпусе ТО-5 тепловое сопротивление равно 220 градусов Цельсия на 1 Вт. Если допускать нагрев до 80 градусов, то получим, что на транзисторе должно выделяться не белее чем 36 Вт (80/220=36). Далее будем считать нагрев транзистора или тиристора не более, чем на 80 градусов.
Есть грубая формула для расчета теплового сопротивления теплоотвода:
Q=50/VS C*/Вт
S – площадь поверхности теплоотвода, выраженная в квадратных сантиметрах.
Отсюда площадь поверхности можно рассчитать по формуле:
S=(50/Q) в квадрате
Например если нам нужен блок питания на 12 вольт 10 ампер. После выпрямителя имеем 17 вольт, значит, падение напряжения на транзисторе будет 5 вольт, а мощность 50 Вт. При допустимом нагреве до 80 градусов, получим тепловое сопротивление.
Q=80/50=1,6 С/Вт
Тогда по второй формуле мы определим площадь радиатора:
S=1000 см в квадрате
Для грубого расчета 1 ватт тепла, выделяемого полупроводником, нужно использовать площадь теплоотвода, равную 30 кв. см.
На этом все, пишите ваши комментарии, читайте статьи сайта, подписывайтесь на мой youtube канал.
Посмотрите видео – Радиаторы для охлаждения транзисторов, микросхем, диодов на моем канале:
