家道具熱計算。ラジエーターの計算 - デジタル回路冷却ラジエーターの熱計算

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熱計算。ラジエーターの計算 - デジタル回路冷却ラジエーターの熱計算

小信号回路では、トランジスタが 100 mW を超える電力を消費することはほとんどありません。導体に沿った熱の伝播とトランジスタ本体からの対流周囲の空気/?-and-junction の過熱を回避するには十分であることがわかります。

大きな電力が消費されるトランジスタはエミッタフォロワ内にあります強力な情報源電源およびパワーアンプの出力段 - が必要特別な手段熱の除去に。いつもの ヒートシンク(ラジエーター) は、ラジエーターで動作するように設計されたトランジスタとともに使用されます。図では、 9.35、あは、BFY50 トランジスタなど、T05 パッケージ内のトランジスタの放熱を 2 倍にする波形金属ヒートシンクを示しています。 TOZ ハウジング内の強力なトランジスタ (図 9.35、b) は、巨大なフィン付きラジエーターに取り付けられています。このように設置されたトランジスタにより、30 W の電力損失が可能になります。ヒートシンクがない場合、消費電力は 3 W に制限されます。

米。 9.35。ラジエーター。

電気絶縁

ヒートシンクハウジングは通常、接地された金属シャーシまたは機器本体に直接ネジ止めされます。場合によっては、シャーシ自体がヒートシンクとして機能する場合もあります。これらすべての場合において、通常、トランジスタ本体はコレクタに接続されているため、トランジスタ本体とヒートシンクの間の電気絶縁が必要であることに留意する必要があります。マイカまたはマイラーワッシャーは、熱伝導率を大幅に低下させることなく断熱性を提供します。シリコングリス、ワッシャーの両側に適用され、良好な熱接触を保証します。

熱抵抗

熱除去の質は通常、熱抵抗の値によって表されます。これは、熱の伝播速度が熱源と熱源との温度差に比例するという事実を考慮しています。外部環境（と比べて電気抵抗、電荷の移動速度は電位差に比例します。 [非常に大きなストレッチがなければ比較できない電気チャージの移動速度。 - 注記翻訳])。

物理学の概念でよくあることですが、熱抵抗の単位 (ワットあたりの摂氏) は次のようになります。良いアイデア正式な定義は次のようになります。

言い換えると、熱抵抗が 3 °C/W、消費電力が 30 W のヒートシンク本体は、温度より 3 x 30 °C = 90 °C 高い温度まで加熱します。環境.

トランジスタと環境との間に確立された熱平衡の全体像は、図に示す熱図で示されます。 9.36。熱出力トランジスタによって放出される P は、システム内のさまざまな熱抵抗にわたって温度差を生み出す「熱電流発生器」と見なされます。

最大許容温度通常、pn 接合は 150 °C であり、周囲温度は 50 °C と考えることができます。これは、汎用電子機器が動作できる温度です。

トランジスタのメーカーは、自社のトランジスタの安全な最大ケース温度 (多くの場合 125°C) を指定しています。 で、と

米。 9.36。熱線図トランジスタとその環境。

は計算から除外され、図の抵抗器のはしごを 1 つ下に移動します。 9.36。さらに、トランジスタ本体からヒートシンクまでの熱伝導率は通常非常に優れているため、 6 CS 6 SA、 ヒートシンクと空気の間の熱抵抗 6 S.A. ほとんどの計算において支配的な要素です。トランジスタによって消費される電力 P がわかれば、ケース温度を見つけるのは簡単です Tcasc、周囲温度が 50°C であると仮定すると、次のようになります。

メーカーのデータを確認することで、このトランジスタが求められたケース温度で必要な電力を放散できるかどうかがわかります。そうでない場合は、より大きなヒートシンクを使用して 6 SA の熱抵抗を下げる必要があります。

大型フィン付きラジエーター強力なトランジスタ通常、温度耐性は 2 ～ 4 °C/W ですが、強制冷却によって 1 °C/W まで下げることができます。一方、T05 パッケージのトランジスタ用に設計された小型ラジエーターの平均熱抵抗は約 50 °C / W であり、その助けにより、BFY50 や 2N3053 などの中出力トランジスタの許容消費電力は0.8～1.5W

LED 用ラジエーターの設計と動作原理。材料と部品領域を選択するためのルール。自分の手でラジエーターを作るのは簡単かつ迅速です。

LED は発熱しないという一般的な認識は誤解です。これは、低電力 LED が触れても熱くないために起こりました。重要なのは、熱除去装置、つまりラジエーターが装備されているということです。

ヒートシンクの動作原理

LED によって発生する熱の主な消費者は周囲の空気です。その冷たい粒子は熱交換器 (ラジエーター) の加熱された表面に近づき、加熱されて上昇し、新しい冷たい塊のためのスペースを作ります。

他の分子と衝突すると、熱が分散（放散）されます。どうやってより広いエリアラジエーターの表面が大きくなるほど、LED から空気への熱の伝達が激しくなります。

LED の動作原理について詳しくは、こちらをご覧ください。

単位面積当たりの空気質量によって吸収される熱量は、ラジエーターの材質には依存しません。つまり、自然エネルギーの効率によって決まります。ヒートポンプ» はその物理的特性によって制限されます。

製作用資材

LED を冷却するためのラジエーターは、設計と材質が異なります。

周囲の空気は単一の表面から 5 ～ 10 W を超えて受け取ることはできません。ラジエーターの製造用の材料を選択するときは、次の条件を考慮する必要があります：その熱伝導率は少なくとも5〜10 Wでなければなりません。パラメータが低い材料は、空気が吸収できるすべての熱を伝達できません。

10 W を超える熱伝導率は技術的に過剰となり、ラジエーターの効率を向上させることなく不当な経済的コストが発生します。

ラジエーターは伝統的にアルミニウム、銅、またはセラミックで作られています。で最近放熱性プラスチックを使用した製品が登場。

アルミニウム

主な欠点アルミラジエーター多層構造になっています。これは必然的に過渡熱抵抗の出現につながりますが、追加の熱伝導材料を使用することで克服する必要があります。

接着剤;
断熱板。
空隙を埋める材料など

アルミニウム製のラジエーターが最も一般的です。よくプレスされており、熱の除去に非常に優れています。

1 W LED用アルミニウムラジエーター

銅

銅はアルミニウムよりも熱伝導率が高いため、場合によってはラジエーターの製造に銅を使用することが正当化されます。一般に、この材料は構造の軽さと製造性の点でアルミニウムより劣ります（銅は展性が低い金属です）。

最も経済的なプレス法では銅製ラジエーターを製造することができません。また、切削加工では高価な材料の無駄が多く発生します。

銅製ラジエーター

セラミック

最も重要なものの 1 つ良い選択肢ヒートシンクは、あらかじめ通電経路が形成されたセラミック基板です。 LEDは直接はんだ付けされています。この設計により、金属製ラジエーターと比較して 2 倍の熱を除去できます。

セラミックラジエーター付き電球

放熱プラスチック

金属やセラミックを熱放散プラスチックに置き換える可能性に関する情報が増えています。この材料への関心は理解できます。プラスチックはアルミニウムよりもコストがはるかに低く、製造性がはるかに高いためです。ただし、通常のプラスチックの熱伝導率は 0.1 ～ 0.2 W/m.K を超えません。さまざまな充填剤を使用することで、プラスチックの許容可能な熱伝導率を達成することが可能です。

アルミニウム製ラジエーターを（同じサイズの）プラスチック製ラジエーターに交換すると、温度供給ゾーンの温度はわずか 4 ～ 5% しか上昇しません。放熱プラスチックの熱伝導率がアルミニウムよりもはるかに低いことを考慮すると（8 W/m.K 対 220 ～ 180 W/m.K）、プラスチック材料は非常に競争力があると結論付けることができます。

熱可塑性ヒートシンクを備えた電球

デザイン上の特徴

構造ラジエーターは 2 つのグループに分けられます。

針状の;
リブ付き。

最初のタイプは主に LED の自然冷却に使用され、2 番目のタイプは強制冷却に使用されます。同等の全体寸法パッシブニードルラジエーターは、フィン付きラジエーターよりも 70% 効率が高くなります。

ハイパワーLEDおよびSMD LED用のニードルタイプラジエーター

しかし、これは、プレート (フィン付き) ラジエーターがファンと連携して動作する場合にのみ適しているという意味ではありません。状況に応じて、幾何学的寸法、受動的冷却にも使用できます。

リブ付きラジエーター付き LED ランプ

プレート (またはニードル) 間の距離に注意してください。距離が 4 mm の場合、製品は自然放熱用に設計されており、ラジエーター要素間の隙間が 2 mm しかない場合は、ファンを装備する必要があります。

両方のタイプのラジエーター断面正方形、長方形、または円形にすることができます。

ラジエター面積の計算

ラジエーターのパラメータを正確に計算する方法には、次のような多くの要素を考慮する必要があります。

周囲空気パラメータ。
分散領域。
ラジエーターの構成。
熱交換器を構成する材料の特性。

しかし、設計者がヒートシンクを開発するには、これらすべての微妙な点が必要です。アマチュア無線家は、ほとんどの場合、期限切れになった無線機器から取り出した古いラジエーターを使用します。彼らが知る必要があるのは、熱交換器の最大消費電力がいくらであるかだけです。

Ф = а x Sх (T1 – T2)、ここで

Ф – 熱流量 (W)。
Sはラジエーターの表面積（すべてのフィンまたはニードルと基板の面積の合計（平方メートル））です。面積を計算するときは、フィンまたはプレートに 2 つの熱放散面があることに留意する必要があります。つまり、面積1cm2の長方形のヒートシンク面積は2cm2となります。針の表面は、円周 (π x D) とその高さの積として計算されます。
Т1 – 除熱媒体の温度 (境界)、K。
Т2 – 加熱された表面の温度、K。
a は熱伝達係数です。研磨されていない表面の場合、6 ～ 8 W/(m2K) であると想定されます。

必要なラジエーター面積を計算できる、実験的に得られた別の簡略化された式があります。

S = xW、ここで

S – 熱交換器エリア。
W – 供給電力 (W)。
M – 未使用の LED 電源。

アルミニウム製のフィン付きラジエーターの場合は、台湾の専門家が提供するおおよそのデータを使用できます。

1 W – 10 ～ 15 cm2;
3 W – 30 ～ 50 cm2;
10W – 約1000cm2;
60 W – 7000 ～ 73000 cm2。

ただし、上記のデータはかなり広い範囲で表示されているため、不正確であることに注意してください。なお、これらの値は台湾の気候に合わせて決定されたものです。予備的な計算にのみ使用できます。

～について最も信頼できる答えを得る一番いい方法次のビデオでラジエーター面積を計算できます。

自分でやれ

ラジエーターは LED の耐久性に直接影響する重要な要素であるため、アマチュア無線家がラジエーターの製造に取り組むことはほとんどありません。しかし、人生には、さまざまな状況即席の手段でヒートシンクを作成する必要がある場合。

オプション1

最もシンプルなデザイン自家製ラジエーター - アルミニウムのシートから切り取られた円に切り込みが入れられています。結果として得られるセクターはわずかに曲がっています (ファンの羽根車に似たものが得られます)。

ラジエーターの軸に沿って、4 つのアンテナが曲げられ、構造をランプ本体に取り付けます。 LED は、セルフタッピングネジ付きサーマルペーストを使用して固定できます。

オプション1 - 手作りラジエーターアルミニウム

オプション 2

LED用のラジエーターは、角パイプとアルミニウムのプロファイルから自分で作ることができます。

必要な材料:

パイプ30x15x1.5;
直径16mmのプレスワッシャー。
ホットグルー;
サーマルペースト KTP 8;
プロファイル 265 (W 字型);
タッピンねじ

対流を改善するために、パイプに直径 8 mm の穴が 3 つ開けられ、セルフタッピングねじで固定するためにプロファイルに直径 3.8 mm の穴が開けられます。

LED は、ホットメルト接着剤を使用してパイプ (ラジエーターのベース) に接着されます。

KTP 8サーマルペーストの層がラジエーター部品の接合部に塗布され、プレスワッシャー付きのタッピングネジを使用して構造が組み立てられます。

LEDをラジエターに取り付ける方法

LED は 2 つの方法でラジエーターに取り付けられます。

機械的;
接着。

LEDはホットグルーを使って接着できます。これを行うには、金属表面に接着剤を一滴塗布し、その上に LED を配置します。

入手用強いつながり接着剤が完全に乾くまで、LED を小さな重りで数時間押し下げる必要があります。

ただし、ほとんどのアマチュア無線家は LED を機械的に取り付けることを好みます。現在生産中です特別なパネルを使用すると、LED を迅速かつ確実に取り付けることができます。

一部のモデルには二次光学系用のクリップが付いています。取り付けは簡単です。LED がラジエーターに取り付けられ、ソケットがその上に取り付けられ、セルフタッピングネジでベースに取り付けられます。

しかし、LED用のラジエーターだけを独立して作成できるわけではありません。植物を扱うのが好きな人は、LED照明に慣れることをお勧めします。

LED の高品質な冷却が LED の寿命の鍵です。したがって、ラジエーターの選択には最大限の真剣さをもって取り組む必要があります。既製の熱交換器を使用するのが最善です。熱交換器はラジオストアで販売されています。ラジエーターは安価ではありませんが、取り付けが簡単で、LED が過剰な熱からより確実に保護します。

多くの場合、パワートランジスタを使用して強力なデバイスを設計する場合、または回路内で強力な整流器を使用する場合、単位、場合によっては数十ワットに達する大量の熱電力を放散する必要がある状況に直面します。

たとえば、Fairchild Semiconductor の IGBT トランジスタ FGA25N120ANTD は、正しく取り付けられていれば、理論上、ハウジング温度 25 °C でハウジングを介して約 300 ワットの熱電力を供給できます。また、ケースの温度が 100 °C の場合、トランジスタは 120 ワットを供給できますが、これもかなり大きな値です。しかし、トランジスタ本体がこの熱を伝達できるようにするには、原則として、早期に焼き切れないよう適切な動作条件を提供する必要があります。

すべての電源スイッチは、外部ヒートシンク (ラジエーター) に簡単に取り付けることができるケースで製造されています。ただし、ほとんどの場合、金属表面出力ハウジング内のキーまたは他のデバイスは、このデバイスの端子の 1 つ、たとえばトランジスタのコレクタまたはドレインに電気的に接続されます。

したがって、ラジエーターの役割は正確に、トランジスタ、主にその動作接合部を最大許容温度を超えない温度に保つことです。

アンドレイ・ポヴニー

半導体デバイスの動作中、その結晶内で電力が放出され、結晶の加熱につながります。周囲の空間で放散される熱よりも多くの熱が放出されると、結晶の温度が上昇し、最大許容値を超える可能性があります。この場合、その構造は不可逆的に破壊されます。

したがって、半導体デバイスの信頼性は主に次の条件によって決まります。 冷却効率。最も効果的なのは対流冷却メカニズムで、冷却された表面を洗浄する気体または液体の冷媒の流れによって熱が運び去られます。

冷却面が大きいほど冷却効率が高くなり、強力になります。半導体デバイス冷却面が発達した金属製ラジエーターに取り付ける必要があります。通常、周囲空気が冷却剤として使用されます。

クーラントの移動方法により区別されます。:

自然換気。
強制換気。

いつ自然換気加熱されたラジエーターの近くで発生する隙間風により、冷却水が移動します。いつ強制換気冷却剤はファンを使用して移動されます。 2 番目のケースでは、高い流量を得ることができるため、より良い条件冷却。

熱冷却モデルを使用すると、熱計算は大幅に簡素化できます (図 18.26)。ここで、結晶温度 T J と周囲温度 T A の差により、熱抵抗 R JC (チップ - ケース）、R CS (本体 - ラジエーター)、および R SA (ラジエーター - 環境)。

図18.26。熱冷却モデル

熱抵抗の寸法は°C/Wです。 合計最大熱抵抗結晶環境セクションの R JA は、次の式を使用して求めることができます。

ここで、R PP は半導体デバイスチップで消費される電力、W です。

熱抵抗 R JC および R CS は、半導体デバイスの参考データに示されています。たとえば、参考データによると、IRFP250N トランジスタの場合、水晶ラジエーター部分の熱抵抗は R JC + R CS = 0.7 + 0.24 = 0.94 °C/W に等しくなります。

これは、10 W の電力がチップ上で放出されると、その温度はラジエーターの温度より 9.4 °C 高くなることを意味します。

ヒートシンクの熱抵抗次の式を使用して求めることができます。

図では、図 18.27 は、空気流による自然冷却 (赤線) および強制冷却 (青線) の場合の、アルミニウムラジエーターの断面周囲長とその熱抵抗との関係をグラフで示しています。

デフォルトでは、次のように想定されています:

冷却条件がデフォルトと異なる場合は、図のグラフを使用して必要な修正を行うことができます。 18.28 - 図。 18.30。

米。 18.27。アルミラジエーターの断面積と熱抵抗の関係

米。 18.28。ラジエーターと周囲の温度差の補正係数

米。 18.29。速度補正係数気流

米。 18.30。ラジエター長さの補正係数

たとえば、IRFP250N タイプの 20 個のトランジスタで構成される ERST トランジスタを冷却するラジエーターを計算してみましょう。ラジエーターは 1 つのトランジスタに対して計算でき、結果として生じるサイズは 20 倍に増加する可能性があります。

主要なトランジスタで消費される合計電力は 528 W であるため、各 IRFP250N トランジスタで消費される電力は 528/20 = 26.4 W となります。ラジエーターは、最大周囲温度 +40 °C で、トランジスタの結晶の最大温度が +110 °C 以下であることを保証する必要があります。

見つけます 熱抵抗 IRFP250N トランジスタ 1 個の R JA:

さあ、見つけてみましょう ヒートシンクの熱抵抗:

クリスタルの最高温度とクリスタルとラジエーターのセクションの熱抵抗がわかっているので、ラジエーターの最高温度を決定します。

グラフ (図 18.28) を使用して、ラジエーターと環境の間の温度差の補正係数 Kt を決定します。

ラジエーターを冷却するために使用されます ファンタイプ 1.25EV-2.8-6-3270U4、容量 280 m3/h。流量を計算するには、容量をファンによって送られるエアダクトの断面積で割る必要があります。

ダクトに断面積がある場合:

この場合、空気流の速度は次のようになります。

グラフ (図 18.29) を使用して、実際の空気流速の補正係数 K v を決定します。

自由に使えるものがあると仮定しましょうたくさんの完成したラジエーターの断面周囲は 1050 mm、長さは 80 mm です。グラフ (図 18.30) を使用して、ラジエーターの長さの補正係数 K L を決定します。

一般的な補正を求めるには、すべての補正係数を乗算します。

改正を考慮して、ラジエーターは次のことを提供する必要があります。 熱抵抗:

グラフ(図18.27)を使用すると、1つのトランジスタには断面周囲200 mmのラジエーターが必要であることがわかります。 20 個の IRFP250N トランジスタのグループの場合、ラジエーターの断面周囲は少なくとも 4000 mm でなければなりません。利用可能なラジエーターの周囲は 1050 mm であるため、4 つのラジエーターを組み合わせる必要があります。

ERST ダイオードの消費電力は少なくなりますが、設計上の理由から、同様のラジエーターを使用できます。

多くの場合、クーラーのメーカーは、周囲や長さではなく、ラジエーターの表面積を示します。

提案された方法からラジエーターの面積を取得するには、ラジエーターの長さに周囲長S P = 400 8 = 3200 cm2を掛けるだけで十分です。

物理学、電気工学、原子熱力学にはよく知られた法則があります。ワイヤを流れる電流はワイヤを加熱します。ジュールとレンツがそれを思いつき、彼らが正しかったことが判明しました。それがそのようです。電気で動くものはすべて、何らかの形で通過エネルギーの一部を熱に変換します。

エレクトロニクスでは、環境内で最も熱にさらされる物体が空気であることがよくあります。熱を空気に伝えるのは加熱部品であり、空気は熱を受け取ってどこかに送る必要があります。たとえば、負けたり、自分自身の中に散らばったりします。この熱伝達のプロセスを冷却と呼びます。

当社の電子設計は、他のものよりも多くの熱を放散します。電圧安定器も発熱し、アンプも発熱し、スイッチを制御するトランジスタや小さな LED も、わずかな発熱を除いて発熱します。少しくらい温めても大丈夫ですよ。さて、手がつかめないほど揚げられたらどうしますか？彼を憐れんで、なんとか助けてあげましょう。いわば、彼の苦しみを和らげるためです。

加熱用バッテリーの装置を思い出してみましょう。はい、はい、冬に部屋を暖めたり、靴下やTシャツを乾かしたりするのと同じ普通のバッテリーです。バッテリーが大きければ大きいほど、部屋の熱も多くなりますよね？電池が液漏れしているお湯、バッテリーが発熱します。バッテリーにはセクションの数という重要な要素があります。セクションは空気と接触し、熱を空気に伝えます。したがって、セクションが多いほど、つまりバッテリーの占有面積が大きいほど、より多くの熱を与えることができます。さらにいくつかのセクションを溶接することで、部屋を暖かくすることができます。確かに、ラジエーター内の温水は冷える可能性があり、隣人には何も残らないでしょう。

トランジスタというデバイスを考えてみましょう。

銅ベース（フランジ）上 1 基板上に 2 固定クリスタル 3 。ピンに接続します 4 。構造全体がプラスチック化合物で満たされています 5 。フランジには穴が開いています 6 ラジエーターへの取り付け用。

これは本質的に同じバッテリーです。クリスタルが熱くなり、まるでお湯のようです。銅製のフランジが空気と接触しており、これらがバッテリー部分です。フランジと空気の間の接触領域で空気が加熱されます。加熱された空気は結晶を冷却します。

クリスタルクーラーの作り方は？トランジスタの設計を変更できないことは明らかです。トランジスタの作成者もこれについて考え、私たち殉教者のために、クリスタルへの唯一の道、つまりフランジを残しました。フランジはバッテリーの単一セクションのようなものです。フランジは焼けますが、熱は空気に伝わりません。接触面積は小さいです。ここに私たちの行動の余地があります。フランジを延長し、フランジ自体が銅であるため、フランジをさらにいくつかのセクション、つまり大きな銅板にはんだ付けするか、ラジエーターと呼ばれる金属ブランクにフランジを固定することができます。幸いなことに、フランジにはボルトとナット用の穴が用意されています。

ラジエーターとは何ですか? 私は彼についての 3 番目の段落を繰り返してきましたが、実際には何も言っていません。さて、見てみましょう:

ご覧のとおり、ラジエーターのデザインはさまざまで、プレートやフィンが含まれるほか、ニードルラジエーターやその他さまざまなものもあります。ラジオ部品店に行ってラジエーターの棚を並べてみてください。ラジエーターは、ほとんどの場合、アルミニウムとその合金 (シルミンなど) で作られています。銅製ラジエーターの方が優れていますが、高価です。スチールおよび鉄のラジエーターは、熱をゆっくりと放散するため、1 ～ 5 W の非常に低い電力でのみ使用されます。

結晶内で発生する熱は非常に単純な式で決まります。P=U*Iここで、P はクリスタル内で放出される電力、W、U = クリスタルの電圧、V、I はクリスタルを流れる電流、A です。この熱は基板を通ってフランジに伝わり、そこでラジエーターに伝達されます。次に、冷却システムの次の参加者として、加熱されたラジエーターが空気と接触し、熱がラジエーターに伝達されます。

を見ようよ全体図トランジスタを冷却します。

2 つあります - これはラジエーターです 8 ラジエーターとトランジスタの間のガスケット 7 。それは存在しないかもしれませんが、それは悪いことでもあり、同時に良いことでもあります。それを理解しましょう。

2 つの重要なパラメータについて説明します。これらは、結晶 (接合とも呼ばれます) とトランジスタ本体の間の熱抵抗 Rpk と、トランジスタ本体とラジエーターの間の熱抵抗 Rcr です。最初のパラメータは、結晶からトランジスタのフランジへの熱の伝達の仕方を示します。たとえば、1 ワットあたり摂氏 1.5 度に等しい Rpc は、電力が 1 W 増加すると、フランジとラジエーターの間の温度差が 1.5 度になることを説明します。言い換えれば、フランジは常に結晶よりも冷たくなり、その程度がこのパラメータによって示されます。小さいほど、より良い暖かさフランジに転写されます。 10 W の電力を消費すると、フランジはクリスタルより 1.5 * 10 = 15 度冷たくなり、100 W の場合は 150 度冷たくなります。また、結晶の最高温度は限られているため（白熱するまで揚げることはできません！）、フランジを冷却する必要があります。同じ150度で。

例えば：
トランジスタは 25W の電力を消費します。その Rpc は 1 ワットあたり 1.3 度に相当します。結晶の最高温度は140度です。これは、フランジとクリスタルの間に 1.3*25=32.5 度の差があることを意味します。また、結晶は 140 度を超えて加熱できないため、フランジ温度を 140-32.5 = 107.5 度以下に維持する必要があります。このような。
そして、Rcr パラメータも同じことを示しており、同じ悪名高いガスケット 7 では損失のみが発生します。したがって、Rcr の値は Rpk よりもはるかに大きくなる可能性があります。強力なユニット、スペーサー上にトランジスタを配置することはお勧めできません。しかし、それでも必要な場合もあります。ガスケットを使用する唯一の理由は、フランジがトランジスタ本体の中間端子に電気的に接続されているため、ヒートシンクをトランジスタから絶縁する必要がある場合です。

別の例を見てみましょう。
トランジスタは100Wで発熱します。いつものように、結晶温度は 150 度以下です。その Rpc はワットあたり 1 度で、Rcr がワットあたり 2 度のガスケットにも取り付けられています。クリスタルとラジエーターの温度差は 100*(1+2)=300 度になります。ラジエーターは 150-300 = マイナス 150 度以下に保たなければなりません。そうです、親愛なる皆さん、これはまさに液体窒素だけが救えるケースです。恐怖です!

ガスケットなしでトランジスタやマイクロ回路のラジエーターを使用する方がはるかに簡単です。それらが存在せず、フランジがきれいで滑らかで、ラジエーターが光沢を放ち、さらに熱伝導性ペーストが塗布されている場合、Rcr パラメーターは非常に小さいため、単純に考慮されません。

冷却には対流冷却と強制冷却の 2 種類があります。思い出せば対流学校物理学、これは熱の独立した分布です。対流冷却についても同様です。ラジエーターを設置し、そこにある空気を何らかの形で処理します。対流型ラジエーターは、アンプなどの機器の外側に設置されることがほとんどです。側面には2枚の金属板が付いています。トランジスタは内側からねじ止めされています。そのようなラジエーターはカバーできず、空気のアクセスを遮断します。そうしないと、ラジエーターは熱を置く場所がなくなり、過熱してトランジスタからの熱を受け入れることを拒否し、長時間考えなくなり、過熱してしまいます。：何が起こるか知っていますね。強制冷却とは、ラジエーターに空気をより積極的に吹き付け、リブ、ニードル、穴に沿って空気を流すことです。ここでは、ファン、さまざまな空冷チャネル、その他の方法を使用します。はい、ところで、空気の代わりに、水、油、さらには液体窒素さえも簡単に存在できます。強力な発電機のラジオ管は、多くの場合、流水で冷却されます。

ラジエーターの見分け方 - 対流冷却用か強制冷却用か? その効率はこれに依存します。つまり、高温の結晶をどれだけ速く冷却できるか、どのような熱力の流れがそれ自体を通過できるかです。

写真を見てみましょう。

最初のラジエーターは対流冷却用です。長距離フィン間に空気の流れが確保され、熱伝達が良好になります。ファンは 2 番目のラジエーターの上部に配置され、フィンから空気を送ります。これが強制冷却です。もちろん、両方のラジエーターをどこでも使用できますが、問題はその効率です。
ラジエーターには 2 つのパラメーターがあります。これはその面積です ( 平方センチメートル) およびラジエーター媒体の熱抵抗係数 Rрс (摂氏 1 度あたりのワット数)。面積は、すべての要素の面積の合計として計算されます：両側のベースの面積 + 両側のプレートの面積。ベースの端の面積は考慮されていないため、平方センチメートルまあ、かなりの量になりますよ。

例：
上の例のラジエーターは対流冷却用です。
ベース寸法: 70x80mm
フィンサイズ: 30x80mm
リブの数：8
ベース面積: 2x7x8=112 平方センチメートル
リブ面積：2x3x8=48平方センチメートル。
総面積: 112+8x48=496 平方センチメートル。

ラジエター媒体間熱抵抗係数 Rрс は、出力が 1 W 増加したときにラジエーターから出る空気の温度がどの程度上昇するかを示します。たとえば、ワットあたり摂氏 0.5 度に等しい Rpc は、1 ワットで加熱すると温度が 0.5 度上昇することを示します。このパラメータは 3 階建ての計算式であると考えられており、私たちの猫の頭では処理できません。Rрс は、システム内の熱抵抗と同様に、低いほど優れています。そして、それはさまざまな方法で減らすことができます - このために、ラジエーターは化学的に黒くなります（たとえば、アルミニウムは塩化第二鉄でよく黒くなります - 家庭で実験しないでください、塩素が放出されます！）、ラジエーターの向きを変える効果もあります。のための空気より良い通路プレートに沿って動かします（垂直ラジエーターは横置きラジエーターよりもよく冷却されます）。ラジエーターを塗料で塗装することはお勧めできません。塗料は不必要な熱抵抗になります。ほんの少しだけ濃い色であれば、厚い層ではありません。

このアプリケーションには、超小型回路またはトランジスタのおおよそのラジエーター面積を計算できる小さなプログラムが含まれています。これを使って、ある電源のラジエーターを計算してみましょう。

電源供給図。

電源は 1A の電流で 12V を出力します。トランジスタにも同じ電流が流れます。トランジスタの入力は 18 ボルト、出力は 12 ボルトです。つまり、トランジスタ両端の電圧降下は 18-12 = 6 ボルトです。トランジスタの水晶振動子から消費される電力は 6V*1A=6W です。 2SC2335 の最大結晶温度は 150 度です。極端な条件で動作させず、より低い温度、たとえば 120 度を選択しましょう。このトランジスタのジャンクションケース Rpk の熱抵抗は 1 ワットあたり摂氏 1.5 度です。

トランジスタのフランジはコレクタに接続されているので、ヒートシンクを電気的に絶縁しましょう。これを行うために、トランジスタとラジエーターの間に熱伝導ゴムで作られた絶縁ガスケットを配置します。ガスケットの熱抵抗は 1 ワットあたり 2 ℃です。

熱接触を良くするために、PMS-200 シリコーンオイルを少量垂らしてください。これは最高温度+180度の濃厚なオイルで、フランジやラジエーターの凹凸によって必ず形成される空隙を埋め、熱伝達を向上させます。多くの人が KPT-8 ペーストを使用していますが、多くの人はそれが最良の熱伝導体ではないと考えています。
ラジエーターを持っていきます後壁冷却される電源装置部屋の空気+25度。

これらすべての値をプログラムに代入して、ラジエーターの面積を計算してみましょう。結果として得られる113平方センチメートルの面積は、フルパワーでの電源の長時間動作（10時間以上）用に設計されたラジエーター面積です。それほど長時間電源を駆動する必要がない場合は、より小型でより大容量のラジエーターを使用できます。また、電源内部にラジエーターを設置すると、絶縁ガスケットが不要になり、ラジエーターの面積を 100 平方センチメートルに縮小できます。

一般的に言って、親愛なる皆さん、その供給はあなたのポケットには十分ではありません、皆さんもそう思われますか？ラジエーターの領域とトランジスタの温度制限の両方に収まるようにマージンを考えてみましょう。結局のところ、デバイスを修理し、過熱したトランジスタを交換しなければならないのは他の誰でもなく、あなた自身なのです。これを覚えて！