Jump to content
~D'Evil~

Расчет Радиатора Для Усилителя Мощности

Recommended Posts

Приблизительный расчет:

При расчете обычно исходят из температуры окружающей среды 20°С и допустимом перегреве на 80°С, т.е. нагреве тепловыделяющего элемента до 100°С.

Тепловое сопротивление радиатора

Q = 50/√S (°С/Вт) (1),

где S – площадь поверхности теплоотвода, выраженная в квадратных сантиметрах.

Отсюда площадь поверхности для искомого теплового сопротивления

S = (50/Q)2 (см2) (2).

Радиатор площадью 1000 см2, из расчета по формуле (1), имеет тепловое сопротивление Q = 1,6 °С/Вт. При допустимом перегреве 80°С получаем мощность рассеяния 80/1,6 = 50 Вт.

Если необходимо рассеять мощность 30 Вт, при перегреве 60°С, требуемое тепловое сопротивление Q = 60/30 = 2 °C/Вт. Тогда по формуле (2) определяем площадь

S = (50/2)2 = 625 см2.

Если рассеиваемая мощность составляет 40 Вт, при том же перегреве на 60°С, требуемое тепловое сопротивление Q = 60/40 = 1,5 °C/Вт. Тогда нужна площадь радиатора S = (50/1,5)2 = 1111 см2.

----

По материалам Игоря (Игвин, с Вегалаба)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Как узнать какая рассеиваемая мощность будет? это в даташите на транзистор смотреть или в зависимости от класса и мощности уся? Подскажи неопытному.

Рассеиваемая мощность зависит от режима работы транзистора. К примеру, если усилитель работает в классе А с напряжением питания +/-20В и током покоя 1А (т.е. в нагрузку сопротивлением 8Ом он отдает 10Вт находясь в классе А), то рассеиваемая мощность (если выходной каскад сделан по схеме ОК) на каждом из двух транзисторов выходного каскада будет по 20Вт. Т.е. 20В питания перемножить на ток покоя 1А для каждого плеча.

Для класса АВ: Тут немного посложнее. К примеру, возьмем усилитель с тремя выходными парами транзисторов, работающими в классе АБ, на нагрузку 4Ома, при питании +/-50В. При сигнале на выходе амплитудой 35В на транзисторе будет падать 15В (50В питания на коллекторе минус 35В на эмиттере, итого между коллектором и эмиттером 15В). В это время ток через нагрузку будет равен 35В / 4Ома = 8,75А (амплитудное значение, т.е. действующее значение будет 8,75 / 1,41 = 6,2). Итого, суммарная рассеиваемая мощность одной половиной выходного каскада будет 6,2А х 15В = 93Вт, т.е. примерно по 31Вт на транзистор (если выходники в одном плече близки по параметрам). Плюс 93Вт от второй половины выходного каскада. Итого, для выходной мощности 35Вх6.2А=217Вт мы получаем рассеиваемое тепло 186Вт.

Это лишь приблизительный расчет. Вот к примеру картинка из симулятора для того же напряжения питания и нагрузки, но выходной сигнал чуть меньше

На верхнем графике показан входной и выходной сигналы, амплитудами 1В и 30В соответственно. На нижнем - выделяемая мощность на одной паре выходных транзисторов. Точное значение можно найти проинтегрировав огибающую с нижней картинки за период (1мс в данном случае), тем самым найдя площадь. Затем, площадь разделить на длину основания и мы получим длину боковой стороны - т.е. точное значение выделяемой мощности.

С уважением, Михаил. (~D'Evil~)

post-54097-1242552346_thumb.jpg


Учиться, учиться и еще раз попытаться!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Перечитал свой ответ и нашел пару неточностей для АБ, вечером более детально просчитаю.

Условно для класса АБ можно брать КПД равным 60% и от этого значения отталкиваться для того, чтобы прикинуть рассеиваемую мощность.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вебинар «Решения Analog Devices для гальванической изоляции. Обзор технологий и новинок» (27.04.2021)

Компания «Компэл» и Analog Devices приглашают всех желающих 27/04/2021 принять участие в вебинаре, посвященном решениям Analog Devices для гальванической изоляции. В программе вебинара: технологии гальванической изоляции iCoupler, цифровые изоляторы, изолированное питание и технология isoPower, гальванически изолированные интерфейсы (RS-485, CAN, USB, I2C, LVDS) и другое.

Подробнее

Вот первоисточник - статейка из журнала , упрощённый рассчёт радиатора... .

post-6444-1242560724_thumb.png

post-6444-1242560810_thumb.png


__https://www.youtube.com/watch?v=e3Lg40UK25s

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Пружинные клеммники Degson - высокое качество соединения по оптимальной цене!

Пружинные клеммные блоки Degson для монтажа на печатную плату – это простое и надежное соединение, которое позволяет легко решать задачи для различных приложений за счет обширного ассортимента. Клеммники Degson доступны в двух конструктивных исполнениях (торцевой контакт и зажимная клеть), имеют различные направления ввода проводника (45°, 90°, 180°) и обладают широким диапазоном поперечных сечений (0,2…2,5 мм2).

Подробнее

Я считаю "на глаз": 20см2 на ватт рассеиваемой мощности, для меди или алюминий без прокладки 10-15см2 на ватт. Пока перегревам нечего не спалил)

ПС: Кроме Q радиатора необходимо еще знать Qкристала-фланец транзистора и Qпрокладки. Без этого точность расчета хромает.


Илья
 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Новое семейство ИП от MEAN WELL мощностью 150, 300, 600 Вт с повышенной перегрузочной способностью

Компания MEAN WELL разработала семейство источников питания номинальной мощностью 150, 300 и 600 Вт с возможностью кратковременной безопасной работы при мощности в 2,5 раза выше номинальной (до 5 секунд). Данное семейство источников питания востребовано в промышленных установках с использованием электродвигателей или с емкостной нагрузкой. Применяя новые источники питания HRP/N можно получить экономический выигрыш.

Подробнее

Так как узнать рассеиваемую мощность (к примеру: ланзар, две пары выходников (станд.), 250 Вт на 4 Ом, температура в авто (прим. 30 град.))????


Учиться, учиться и еще раз попытаться!

Share this post


Link to post
Share on other sites

ватт на 5 мощности в режиме В или близком к нему АВ с небольшим током покоя может и хватит.


С уважением М.Васильев

Share this post


Link to post
Share on other sites

Начали тему с как бы точных расчетов,тут вдруг пришел человек,спросил про свой радиатор и все дружно "использовав свои расчеты" ни чего толком не сказали.ДА!!!))))

Share this post


Link to post
Share on other sites

Все свалено в кучу. Постоянная и средняя рассеиваемая мощность в динамическом режиме получается при расчете каскада. По справочнику узнаем тепловое сопротивление переход-корпус. Выбираем, если нужно изолирующую прокладку, тек же по справочнику находим тепловое сопротивление прокладки, потом приступаем к расчету радиатора. Если не подходит стандартный, придется считать свой. Расчет довольно сложен. Учитывается расстояние между ребер, расположение радиатора в пространстве, тепловые потоки внутри корпуса, если есть принудитнльный обдув, скорость и обьем прокачеваемого воздуха.

Кто хочет точно расчитать, расчитываете каскад, берете справочник "Конструирование радиоаппаратуры" и вперед. Расчет электрической схемы- радист, остальное, конструктор.

Поэтому будте проще, берите радиатор с большим запасом .

Edited by noise1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Нормальные производители декларируют сопротивление своих радиаторов.

У AAVID например, поглядев в их каталоге, можно найти радиатор похожий геометрически на имеющийся в наличии и использовать его сопротивление в своих расчетах.

Ошибка расчетного значения в 1-5 градусов несущественна для жизни.

Edited by Ulis

Вы думаете "Там" дураки сидят?На солнце полетите ночью.

Share this post


Link to post
Share on other sites

В справочниках указывается рассеиваемая можность на радиатор. Все остальные параметры сами считайте.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Пример справочника можно?


Вы думаете "Там" дураки сидят?На солнце полетите ночью.

Share this post


Link to post
Share on other sites

отчасти он прав есть параметр определяющий максимальную рассеиваемую мощность с радиатором.


Оо откуда дым?- опять транзистор сгорел....ну и Бог с ним, у меня их много.....

Share this post


Link to post
Share on other sites

1. Температура окружающей среды = 20 градусов - это слишком оптимистично. Внутри корпуса будет порядка 40...50 градусов.

2. Тепловое сопротивление радиатор-среда сильно зависит от конструкции радиатора: такой, как на процессорах, например, предназначен для активного охлаждения. Без куллера эго эффективная площадь раза в 3 меньше геометрической. "Пассивный" радиатор имеет толстые ребра и большие промежутки между ними.

3. Кроме этого, учитывайте тепловое сопротивление корпус-радиатор (Case-to-Sink) и кристалл-корпус (Junction-to-Case). При тепловом сопротивлении корпус-радиатор для, скажем корпуса ТО-220 порядка 0,5 градус/Вт. При использовании изолированного (пластмасового) корпуса или наличия прокладки сопротивление может повыситься до 1,5 град/Вт. Т.е. при мощности 20 Вт корпус будет на (0,5...1,5)*20=10...30 градусов теплее радиатора (при использовании термопасты где-то на 0,2...0,3 гр/Вт меньше). Тепловое сопротивление кристалл-корпус тоже где-то 0,5...1 град/Вт. Т.е. кристалл горячее корпуса, а кристалл нельзя нагруевать выше 120 градусов.

4. При импульсном характере тепловыделения (выход в классе В и АВ) важно не только иметь хорошую площадь радиаора, но и быстрый отвод тепла от зоны корпуса. Для этого подошва радиатора должна быть довольно массивной (толстой).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Проще всего оценить имеющийся в наличии радиатор (обычная практика в радиолюбительстве - имеем то, что имеем) с помощью прикрученного к нему паяльника с известной мощностью. Меряем получившийся перегрев радиатора относительно комнатной температуры и вычисляем его сопротивление теплопередаче.

Потом считаем - подходит он для конструкции или нет.


Вы думаете "Там" дураки сидят?На солнце полетите ночью.

Share this post


Link to post
Share on other sites

используя приведенные формулы и расчеты например для конкретного радиатора http://www.platan.ru/cgi-bin/qwery.pl/id=62668&group=41605

получаем:

S=90см*см (60см*см - площадь ребер 10 (8+2), 32 площадь основной пластины)

1) для грубой оценки макс рассеиваемой этим радиатором мощности исходя из "опытных" значения, т.е. 10-20Вт/см*см получаем мощность 4,5-9Вт

2) следуя формулам ~D'Evil~ в начале темы Рмакс=15Вт (при Токр=20, Тмакс=100, dТ=80, Q=5,2) т.е. очень благоприятный и оптимистичный режим окр среды, но очень жесткий и без какого либо запаса для охлаждаемого элемента.

так?

а что означает цифра 13Вт/оС/дюйм в описании радиатора и как ее можно/нужно использовать?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Температура окружающей среды = 20 градусов - это слишком оптимистично. Внутри корпуса будет порядка 40...50 градусов.

Я, лично всегда делаю дырку в корпусе, и ставлю радиатор наружу.

Вопрос: можно-ли уменьшить площадь радиатора, за счёт того, что на нём будет куллер?


Night Fury http://nick-name.ru/nickname/id57422/

С ув. Игорь.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Подниму темку.

Вообщем дело такое.

Изначально планировал использовать медную шину размерами 8х100х250 и на нее прикрутить алюминиевые куски радиаторного профиля

но пройдя по радиорынку и пообщавшись с людьми, мне сказали что данный радиатор будет работать плохо, потери при переходи с меди на алюминь

и эффективней использовать обычный с Ш-образными ребрами

а вот что планировал

post-158920-0-92582000-1348479685_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Как пример...с обдувом куллером, правда в ИИП...

Т- образная пластина с транзисторами крепится на болтах через пасту, на вид не высыхающая смазка белого цвета, но не КТП-8 ...

post-128690-0-88837500-1348839647_thumb.jpg

post-128690-0-23143000-1348839657_thumb.jpg

Edited by lazertok

С Уважением

Если дело завершено, Человек должен усомниться. (закон Дао Ли)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

×
×
  • Create New...