Kupfer als Kühlfläche

0,25W schafft ein freisteheder TO-220 Spannungsregler auch so, es sei denn es herrschen sehr wiedrige Umgebungsbedingungen. (oder soll es SMD sein?)

Mercel

Am Mon, 23 Aug 2004 20:26:52 +0200 hat Christian Höll geschrieben:

Bei den SMD Spgs.reglern sind in den Datenblätterb oft Tabellen dabei,

0,25W schafft schon der kleine 78L05 im SO8 Gehäuse, freut sich dann über ein paar qcm Fläche.

Hallo Marcel,

es sollte schon ein SMD sein.

Ich bin noch am überlegen ob ich ein SO-8 oder ein SOT-89 gehäuse nehme.

Ich muss zwei Spannungen herstellen Aus 24V einmal 5V mit ca. 40-50 mA und einmal 12V mit ebenfalls ca. 50mA.

Die Oberseite will ich mit der Unterseite über Vias verbinden um die Wärme durchzuleiten.

Danke

Christian

Christian Hoell schrieb:

Rechne die Verlustleistung noch mal nach:

(24 V - 5 V) * 50 mA = 0.95 W (24 V - 12 V) * 50 mA = 0.6 W

Grüsse

Ich bin zu faul, dir die Arbeit abzunehmen aber ich habe ein paar Daten, die dir, mit etwas Rechenarbeit, weiterhelfen sollten. Es geht um die Selbsterwärmung von Leiterbahnen. Daraus kannst andersrum die Wärmeabstrahlung berechnen, wenn du nicht auch so faul bist wie ich.

Ein paar Beispiele (alles 35um dick, ohne Lötstopplack)

Leiterbahnbreite 8mm, 10A = 10°C 2mm, 10A = 80°C 4mm, 14A = 60°C

14mm, 16A = 10°C Delta.

Versprich dir übrigens vom beidseitigen nicht allzu viel.

Ich weiß nicht, wieviel der Lötstopplack isoliert aber ich weiß, daß die Durchkontaktierungen nicht wärmeleiten. Da leitet die Platine selber ebensoviel. Außer es stecken Drähtchen drin, beidseitig flachgebogen.

MfG Glaser

[ Wärmeabfuhr bei Halbleitern ]

Überschlägig kannst Du max. ca. 50-100 mW/cm**2 durch Konvektion ohne Zwangskühlung abführen. Dabei ergibt sich in ein typischer Temperaturanstieg von ca. 50 grd. C. Höhere Belastungsdichten erfordern Kühlrippen und/oder Lüfter.

Man kann sich die Verhältnisse durch Vergleich mit der Sonnenstrahlung veranschaulichen: Die Solarkonstante beträgt ca. 1KW/m**2 = 0.1 W/cm**2. Obige Verhältnisse entsprechen in etwa der Erwärmung von Platten unter praller Sonneneinwirkung.

Bei ungekühlten Leistungshalbleitern beträgt die abführbare Wärmemenge ohne Kühlkörper bei optimaler Gestaltung der Kupferflächen ca. 2.5 W, was bei SMD Leistungstransistoren und entsprechenden ICs daher die Obergrenze ist. Der kühlkörperlose Einsatz von Leistungshalbleitern ist erst durch die enorme Verringerung der Innenwiderstände der FETs möglich geworden. In den Datenblättern finden sich häufig empirische Wärmedaten zur Geometrie.

Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und Platine ist um ein Vielfaches besser als diejenige der Luft. Diese kann daher bei geringen Wärmebelastungen unberücksichtigt bleiben.

Rechnerisch läßt sich der Wärmetransport näherungsweise vereinfachend als Luftströmung parallel zu einer Wand betrachten. Dafür gilt bis 5 m/s folgende empirische Einheitengleichung:

Q_ab = ca. ( 5 + 3.4 w_Luft) * A * delta_T

Q - [W] - Wärmestrom w_Luft - [m/s] Klammereinheit - [ W/(m**2 K) ] A - [m**2] - Platinenfläche delta_T - [K] - Temperaturdifferenz

Für w_Luft kann bei freier Konvektion im Regelfall ca. 1 m/s angenommen werden.

Deine 250 mW sollten sich problemlos beherrschen lassen, auf möglichst ungehinderte Luftzufuhr sollte jedoch geachtet werden. Falls möglich, sollte die Platine senkrecht stehen.

Gruß, Gerhard

-- Der Ingenieur verrechnet sich leichter, als daß er sich verschätzt.

Hallo,

danke für eure Hilfe.

Ich habe jetzt auch von einem anderen Hersteller ein Datenblatt bekommen in dem Diagramme drin sind wie und mit welcher Größe die Kühlflächen zu gestalten sind.

Danke Gerhard, dass du Dir die Mühe gemacht hast alles so ausführlich hinzuschreiben. Da ich das ganze für eine Diplomarbeit benötige ist es auf jedenfall besser das ganze noch einmal (wissenschaftlich ;-) ) genauer auszuführen.

Senkrecht steht das Ding eh, weil in einer Maschiene montiert wird. Allerdings ist das dumme an der ganzen Sache, daß die Umgebungstemperatur im Durchschnitt bei 60°C liegt und auch schon mal gerne auf 80°C ansteigen kann.

Naja also dann "happy engineering" noch.

Gruß

Christian