je kan allerlei soorten koelblokken gebruiken, ik gebruik nu koelblokken van een socket 7 processor werkt prima voor een autoversterker. je kan de grootte van het koelblok zo berekenen:
Elk component waar een spanning over staat en een stroom door vloeit zal een zeker vermogen P verstookt worden. Dit verstookte vermogen is de oorzaak van de temperatuurverhoging van de component. Hoeveel warmer een component wordt is behalve afhankelijk van het gedissipeerde vermogen maar ook in welke mate hij z'n warmte kwijt kan raken. Ofwel hoe groot zijn warmteweerstand is.
Figuur 1: Thermische wet van Ohm
In figuur 1 is de thermische "wet van Ohm" schematisch weergegeven. Door de thermische weerstand Rth vloeit een warmtestroom P. Dit veroorzaakt een temperatuurverschil ΔT tussen de uiteinden van de thermische weerstand. In formulevorm:
ΔT = P · Rth
En het temperatuurverschil:
ΔT = T1 - T2
Het vermogen P wordt uitgedrukt in Watt [W]. De temperatuur T in graad Celsius [°C]. En voor de thermische weerstand Rth wordt zowel graad Celsius per Watt [°C/W] als Kelvin per Watt [K/W] gebruikt. In plaats van "Rth" wordt ook wel "κ" geschreven.
De temperatuur mag ook in Kelvin worden uitgedrukt, maar gebruik geen °C en K door elkaar. Voor temperatuurverschillen mogen daar in tegen zowel de °C als de K worden gebru
Figuur 2: Serieschakeling van 3 thermische weerstanden
De situatie in de praktijk
Een component gemonteerd op een koellichaam is een serieschakeling van 3 thermische weerstanden. Zie figuur 2. Als eerste de thermische weerstand van de chip of halfgeleider (Junction) naar het montageplaatje van zijn behuizing (Mountingbase): Rth j-mb. Vervolgens de thermische weerstand van het montageplaatje naar het koellichaam (Heatsink): Rth mb-h. En als laatste de thermische weerstand van het koellichaam naar de omgeving (Ambient): Rth h-a.
Het komt ook voor dat fabrikanten de benaming "case" (behuizing) gebruiken in plaats van "mountingbase". Het subscript "c" voor case en "mb" voor mountingbase hebben dezelfde betekenis.
Door deze serieschakelingen van thermische weerstanden loopt een warmtestroom P. Dit is dezelfde P als het vermogen dat in de component gedissipeerd wordt. Deze warmtestroom door de keten van thermische weerstanden veroorzaakt een temperatuurverschil tussen de uiteinden, dus tussen de chip en de omgeving.
Voor de omgevingstemperatuur wordt de hoogst voorkomende genomen, bv 35°C. Als het koellichaam is ingebouwd, neem dan een hogere waarde, bv 60°C. In een kast kan de temperatuur hoog oplopen!
Voor veel componenten mag de maximale junctie temperatuur 125 of 150°C bedragen. Maar let op! Bij deze temperatuur mag er geen vermogen meer gedissipeerd worden. In datasheets staat vaak een grafiek die het maximaal toegestane gedissipeerde vermogen uitzet tegen de temperatuur, vaak genaamd "power derating". Hierin is dus de maximum junctie- of case-temperatuur af te lezen.
In de datasheets is Rth j-mb te vinden. De fabrikant geeft ook nog de waarde Rth j-a op. Dit is de thermische weerstand van de chip naar de omgeving, dus als er geen koellichaam wordt gebruikt.
De waarde van Rth mb-h is afhankelijk van hoe de component gemonteerd wordt:
Geen isolatie en geen warmtegeleidingspasta: Rth mb-h = 0,05...0,2°C/W;
Geen isolatie en wel warmtegeleidingspasta: Rth mb-h = 0,005...0,1°C/W;
Aluminiumoxideplaatje + w.g.-pasta: Rth mb-h = 0,2...0,6°C/W;
Mica isolatie + w.g.-pasta: Rth mb-h = 0,4...0,9°C/W;
Silikonenisolatieplaatje zonder w.g.-pasta: Rth mb-h = 0,85°C/W;
Sil-Pad K10 zonder w.g-pasta: Rth mb-h = 0,2°C/W.
Voorbeeld 1: casetemperatuur gegeven
Over een BD135 staat een spanning van 10 volt en er loopt een stroom door van 0,5 ampere. Het gedissipeerde vermogen is dus 5 watt. In de datasheet is af te lezen dat de maximale casetemperatuur 100°C mag zijn. De maximale omgeving temperatuur is 35°C. Dus het temperatuurverschil tussen de transistorbehuizing en de omgeving is dan:
ΔTmb-a = Tmb - Ta = 100 - 35 = 65°C
De maximum thermische weerstand tussen de transistor behuizing en omgeving is dan:
Rth mb-a = ΔTmb-a / P = 65 / 5 = 13 K/W
Als we de montage thermische weerstand (mica + w.g. pasta: 0,9 K/W) hier nog van aftrekken, krijgen we de minimum thermische weerstand van het koellichaam:
Rth h-a = Rth mb-a - Rth mb-h = 13 - 0,9 = 12,1 K/W
Een koellichaam van Fischer SK-09/37,5 met een thermische weerstand van 12 K/W is dus geschikt voor deze toepassing. De waarde van het koellichaam mag wel kleiner, maar nooit groter zijn dan deze waarde!
Voorbeeld 2: junctietemperatuur gegeven
Een BDX53C moet een vermogen dissiperen van 20W. In de Power Derating curve is af te lezen dat de junctietemperatuur niet hoger mag zijn dan 110°C. De thermische weerstand tussen junctie en mountingbase is 2K/W. Het totale temperatuurverschil tussen junctie en omgeving is:
ΔTj-a = Tj - Ta = 110 - 35 = 75°C
De maximale totale thermische weerstand Rth j-a is nu te berekenen:
Rth j-a = ΔTj-a / P = 75 / 20 = 3,75 K/W
De transistor is met een Sil-Pad K10 gemonteerd, dus Rth mb-h is 0,2 K/W. De thermische weerstand van het koellichaam kan nu berekend worden:
Rth h-a = Rth j-a - (Rth j-mb + Rth mb-h) = 3,75 - (2 + 0,2) = 1,55 K/W
Een Fischer koellichaam SK-04/100 heeft een thermische weerstand van 1,5 K/W.
ik hoop dat dit het duidelijker maakt