Transcript 12. Készülékek megbízhatósága

Hősugárzás, hűtőbordák
Moduláramkörök és készülékek
1
Hőátadás sugárzással
A hősugárzás sajátosságai
– anyagi közvetítő nélkül, elektromágneses hullámok
formájában jön létre. Hullámhossztartomány:
0,78..800 m
– egyenes vonalban terjed (hűtőbordák!)
– tárgyak felületéről visszaverődik
– bizonyos anyagok elnyelik, mások áteresztik a
hősugarakat
– A kisugárzott hőteljesítmény az abszolút hőmérséklet
4. hatványával arányos:
P=f(T4)
Moduláramkörök és készülékek
2
Hősugárzás alapegyenlete 1
P   A (T1  T ) F12
4
•
•
•
•
•
4
2
ε abszorpciós faktor
(0..1)
σ Stefan – Boltzmann állandó 5,67*10-8W/(m2K4)
A felület (m2)
T1,T2
felületek hőmérséklete (K)
F12 láthatósági faktor
Moduláramkörök és készülékek
3
Hősugárzás alapegyenlete 2
P  h r A (T1  T 2 )
• Ahol hr relatív hősugárzási állandó (W/(m2K)
• Termikus ellenállás:
R th 
T1  T 2
P

1
hr A
Moduláramkörök és készülékek
4
A sugárzási hőenergia megoszlása
Q=QA+QR+QD
1
QA
Q

QR
Q

QD
Q
QA
QR
QD
A testre jutó hősugárzás
Az elnyelt hősugárzás
A visszevert hősugárzás
Az áteresztett hősugárzás
  
Q



abszorpciós tényező
reflexiós tényező
áteresztési tényező
Moduláramkörök és készülékek
5
Határesetek
• Abszolút fekete test - matt felületű fémek ~1 
• Abszolút reflektáló test - polírozott
fémfelületek - 
• Abszolút átlátszó test - üvegek

Moduláramkörök és készülékek
6
Kisebb szekrények hűtése
Moduláramkörök és készülékek
7
Aktív ventilláció (szekrény)
Moduláramkörök és készülékek
8
Hűtőbordák
• Hőátadó felület térbeli növelése
• Anyag: jó hővezető, könnyen
megmunkálható, olcsó - Aluminium
• Kényszerkonvekció esetén sűrűbb
elhelyezés, természetes konvekciónál
ritkább - egymásra sugárzás
• Alkalmazható az SMT alkatrészektől a telj.
félvezetőkig
Moduláramkörök és készülékek
9
Hűtőbordák SMD alkatrészekhez
Moduláramkörök és készülékek
10
Hűtőbordák IC-khez
6..20 láb
24..40 láb
PLCC, processzor
Moduláramkörök és készülékek
11
Hűtőbordák kisteljesítményű
tranzisztorokhoz (pl. TO 5, TO 120)
Moduláramkörök és készülékek
12
Hűtőbordák nagyteljesítményű
tranzisztorokhoz és félvezetőkhöz
Moduláramkörök és készülékek
13
Hűtőbordák méretezése
• Közelítő számítás, cél a hűtőborda
hőellenállásának meghatározása
• A hőellenállás alapján borda profil
választás, majd a borda hosszának
meghatározása
Moduláramkörök és készülékek
14
Hűtőbordák méretezése
S
G
j
Pv
RthG
Tok
Pv
j
u
G
S
RthG
RthM
RthK
RthM
Interface
RthK
u
Hűtőborda
a félvezető által termelt hőmennyiség [W]
a félvezető réteghőmérséklete [C °]
környezeti hőmérséklet [C °]
a tok felületének hőmérséklete
a felerősítés hőmérséklete
a tok belső hőellenállása [K/W]
az interface hőellenállása [K/W]
a hűtőborda hőellenállása [K/W]
Moduláramkörök és készülékek
15
A hűtőborda hőellenállásának
meghatározása
R thK 
 j  u
Pv
 ( R thG  R thM )
Pl: egy TO 3 tokozású, 160 C ° max. réteghőmérsékletű
60 W hőteljesítményű teljesítménytranzisztor tokjának
termikus ellenállása: 0,6 K/W, a felerősítés termikus
ellenállása: 0,4 K/W, a környezeti hőm.: 40 C °
RthK= (160 - 40)/60 - (0,6 + 0,4) = 1 K/W
Moduláramkörök és készülékek
16
Borda profil és hossz választás
Moduláramkörök és készülékek
17
A kényszerkonvekció figyelembe vétele
RthKf~a RthK
a értékének meghatározása a légsebesség
függvényében:
Moduláramkörök és készülékek
18
Hajlékony réz hűtőlemez
Moduláramkörök és készülékek
19
Hajlékony hűtőlemez szerkezete
Moduláramkörök és készülékek
20
Kerámia hűtőlemez
Moduláramkörök és készülékek
21
Keresztvágásos hűtőborda
Moduláramkörök és készülékek
22
Enyhén csavart szárnyú hűtőborda
Moduláramkörök és készülékek
23
Szerelt, (ragasztott) hűtőborda
Moduláramkörök és készülékek
24
Hajtogatott szárnyú hűtőborda
Moduláramkörök és készülékek
25
Réz betétes hűtőborda
Moduláramkörök és készülékek
26
Aktív hűtőborda
Moduláramkörök és készülékek
27
Heat pipe-al kombinált hűtőborda
Moduláramkörök és készülékek
28
Heat pipe működési elve
Moduláramkörök és készülékek
29
Lapos heat pipe
Moduláramkörök és készülékek
30
Heat-pipe által szállított hőenergia
Moduláramkörök és készülékek
31
Heat pipe alkalmazása 1
Moduláramkörök és készülékek
32
Heat pipe alkalmazása 2
Moduláramkörök és készülékek
33
Félvezetős termoelektromos hűtő
Moduláramkörök és készülékek
34
Termoelektromos hűtők
Moduláramkörök és készülékek
35