изготовления радиаторов используют в основном алюминиевые сплавы, а также медь, магниевые и бериллиевые сплавы. На рис.1 показаны основные конструкции радиаторов.
Пластинчатые радиаторы самые простые по конструкции, но они менее эффективны, чем штырьковые, которые используются при естественной и вынужденной конвекции и являются наиболее компактными по сравнению с радиаторами других типов.
Относительную эффективность различных типов радиаторов при рассеиваемой мощности Рр можно оценить по рис.2. На этом рисунке кривая 1 соответствует естественной конвекции (ЕК) корпуса при отсутствии радиатора; 2 - радиатору в виде пластины размером 60X60 мм при ЕК; 3 - штырьковому двухстороннему радиатору 60X60X34 мм при ЕК, 4 – радиатору для случая 3 при принудительной вентиляции со скоростью воздуха 2 м/с.
Эквивалентная тепловая схема для транзистора, установленного на радиаторе, показана на рис.3, а.
Уравнение для определения температуры перехода обычно составляется на основе упрощенной эквивалентной схемы (рис. 3, б)
(1)
где - температура среды;
-
максимальный перегрев, основания радиатора относительно среды;
-
перегрев контактной поверхности
прибора относительно контактной
поверхности радиатора;
- перегрев, коллекторного перехода
относительно корпуса прибора.
Максимальный перегрев основания радиатора относительно среды определяется по формуле:
(2)
где - максимальная температура основания радиатора в месте
крепления транзистора;
- средний перегрев основания
радиатора относительно среды;
- коэффициент, учитывающий
неравномерность температурного поля основания радиатора при различной его
протяженности L(см. табл.1).
Таблица 1
|
1 |
0,98 |
0,96 |
0,92 |
0,86 |
0,77 |
L, мм |
0 |
40 |
80 |
120 |
160 |
180 |
Для пластин и штыревых радиаторов размером до 120 X 120 мм в [1] приводится
значение , равное 0,96 для естественной и
0,93 для вынужденной конвекции при скорости воздуха до 4 м/с.
Перегрев радиатора относительно среды
, (3)
где Фp - мощность, рассеиваемая радиатором, Вт;
rр - тепловое сопротивление радиатора, К/Вт.
Если на радиаторе установлено n приборов, то
,
(4)
где -
мощность, рассеиваемая i-м прибором.
Разность температур корпуса транзистора и основания радиатора
,
(5)
где - тепловое сопротивление контакта корпуса транзистора и
радиатора транзистора.
Разность температур возникает
вследствие неидеальности теплового контакта, наличия прокладок и т.д.
Контактное сопротивление изоляционных прокладок для характерных материалов и
транзистора в корпусе 301 следующее:
· 0,31 К/Вт - анодирование с пропиткой бакелитовым лаком с маслом, I К/Вт - анодирование с пропиткой бакелитовый лаком;
· 0,6 К/Вт - лавсан (с двух сторон фольга);
· 1,6 К/Вт - слюда толщиной 0,6 мм;
· 2 К/Вт - слюда толщиной 0,14 мм.
Для уменьшения следует
использовать материалы с меньшим rк, высокую чистоту обработки контактирующих
поверхностей, достаточные усилия затяжки винтов и площадь контактных
поверхностей, Приближенно для контакта без прокладок и смазок с достаточной
затяжкой
,
(6) где
- площадь контактной поверхности, см2.
При наличии электроизоляционной прокладки из слюды толщиной 0.025...0,05 мм rкувеличивается на 50% по сравнению с rкбез прокладки. Применение специальных паст и смазок уменьшает rк примерно на 50%.
Разность температур коллекторного перехода и корпуса прибора
,
(7)
где - тепловое сопротивление переход - корпус прибора (обычно
задается в ТУ на прибор).
Если на радиаторе установлен один прибор, то температура его перехода
,
(8)
если несколько приборов, то температура перехода i-го прибора
,
(9)
где - для i-го прибора.
Методы расчета радиаторов сводятся к вычислению теплового сопротивления радиатор - среда rp для выбранной геометрии радиатора [1]. Критерием правильности выбора радиатора является обеспечение заданного значения θпер или θк. Для расчета радиатора должны быть даны: температура θс и давление окружающей среды рс, рассеиваемая прибором мощность Фр, тепловое сопротивление переход - корпус rпк. допустимые температуры перехода θпер или корпуса θк, скорость
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.