Проектирование и расчет радиаторов. Расчет петельно-проволочных радиаторов

непосредственно в кожухе аппаратуры и некоторые радиоэлементы, либо радиаторы являются самостоятельной конструкцией, применяемой для отвода тепла в мощных полупроводниковых приборах, интегральных микросхемах, СВЧ- приборах, тепловых трубах и т.д.

Назначение радиатора состоит в значительном снижении теплового сопротивления между корпусом прибора и окружающей средой, а следовательно, в уменьшении перегрева прибора. Обеспечение допустимого теплового режима приборов увеличивает их надёжность и время безотказной работы.

Для современной РЭА характерна тенденция уменьшения габаритов при возрастании её мощности, что приводит к необходимости создания эффективных малогабаритных теплоотводов. За время развития радиоэлектроники было разработано большое количество различных типов радиаторов. Широкое применение получили радиаторы, различающиеся по виду площади поверхности теплообмена. Это: 1- пластинчатые, 2- ребристые, 3- петельно-проволочные, 4- жалюзийные, 5- пластинчато (игольчато) – штыревые радиаторы [1] .

Конструкции названных радиаторов зависят от вида конвекции: естественным путём или вынужденным с помощью нагнетателей. Если для названных радиаторов пяти типов принять одинаковую площадь основания  , задать перегрев радиатора относительно температуры окружающей среды   и скорость воздушного потока равной  , то мощность рассеиваемого теплового потока  для радиаторов распределена в порядке увеличения , как на рис.1.1 [1]. 

Рис.1.1

При вынужденной конвекции рассеиваемая мощность радиатора увеличивается и его можно сделать более компактным. По способу изготовления радиатора разделяются на конструкции, выполненные штамповкой, литьем, фрезерованием и полученные путём набора отдельных пластин.

Чтобы рассчитать габариты радиатора, необходимо осуществить его тепловой расчёт, основанный на анализе тепловой модели источника, тепловой энергии и радиатора. Рассмотрим в качестве в качестве источника тепловой энергии полупроводниковый прибор (ППП). Тогда тепловая модель, полученная методом тепловой аналогии, будет представлена тепловой схемой на рис.1.2. По данной схеме P-мощность, выделяемая ППП; - температуры окружающей среды, коллекторного перехода, корпуса прибора и радиатора; - тепловые сопротивления между переходом и корпусом, корпусом и средой, корпусом и радиатором, радиатором и средой.

Рис.1.2

Так как поверхность радиатора практически всегда значительно больше поверхности ППП, то можно считать, что >>. Тогда общее тепловое сопротивление между переходом и окружающей средой определяется следующим образом:

                                                      (1.1)

Тепловое сопротивление  зависит от качества теплового контакта между транзистором и  радиатором. При плотном прилегании прибора к радиатору  =0.5…1 К/Вт. Наличие теплопроводящей смазки и прокладок из металлической фольги  уменьшается до значений 0.1...0.5 К/Вт. Если между прибором и радиатором находятся диэлектрические прокладки, то =1.6…2.7 К/Вт для слюды толщиной от 0.06 до 0.41 мм и =0.06…1 К/Вт для лавсановых прокладок. Тепловые сопротивления  зависят от типа ППП и лежат в пределах