Pro bezvadnou funkci polovodičových součástek je nezbytné dodržet maximální povolenou teplotu přechodové vrstvy (hradla) udanou výrobcem.

Transkript

1 .Všeobecně ro bezvadnou funkci polovodičových součástek je nezbytné dodržet maximální povolenou teplotu přechodové vrstvy (hradla) udanou výrobcem. aximální teplota přechodové vrstvy se dá bez doplňkového chlazení dodržet pouze při požadavku nepatrného výkonu. ři vyšších požadovaných výkonech musí být polovodiče opatřeny chladiči, které zajistí dodatečný odvod tepla. Odvedený teplotní výkon chladiče spočívá v první řadě na schopnostech materiálu odvést teplo, velikosti plochy a hmoty chladícího tělesa. arva plochy povrchu, poloha a způsob umístění, teplota a rychlost okolního vzduchu to jsou proměnné veličiny a výrazně se liší případ od případu. alší veličina, která má podstatný vliv je způsob montáže a použitá izolace při upevnění polovodiče na chladiče. Tuto veličinu lze ovšem spolehlivě ověřit pokusy a výsledky doplnit do rovnice - viz 2. ezinárodně neexistuje žádná platná norma, která závazně stanovuje měřicí metody pro zjišťování hodnot tepelných odporů chladičů pro potřeby elektroniky. roto v našem katalogu uvedené diagramy a hodnoty jsou blízké praktickým zjištěním a nabízejí pro běžné případy možnost zvolit bez dalších komplikací vhodné chladiče. Upozorňujeme důrazně na to, že naše v katalogu uvedené informace a data vycházejí z našich nejlepších poznatků. řesto však odpovědnost za funkčnost a využití produktů leží plně na uživateli, který by měl před zamýšleným použitím přezkoušet jejich bezvadnou funkci. ischer elektronik výslovně nepřebírá žádnou garanci funkční způsobilosti nebo prodejnosti použitého produktu při specifickém nebo běžném použití a nemůže být zodpovědný za nastalé nebo následné škody zapříčiněné nedbalostí. ischer elektronik si kromě toho vyhrazuje práva průběžně provádět technické změny svých produktů. ro veškeré objednávky platí vydané obchodní podmínky ischer elektronik. 2. Výpočty tepelného odporu ři výběru vhodného chladiče je vedle typu použitého pouzdra pro tepelný odpor chladiče v první řadě rozhodující prostor, který je k dispozici pro jeho umístění. ro výpočet tepelného odporu je nutné dosadit do následující rovnice hodnoty stanovené výrobcem polovodičů a určené daným zapojením. ϑi ϑu Δϑ Rovnice : Rth = ( Rth + Rth ) = Rth by v daném použití max. teplota přechodu polovodiče nebyla překročena, je nutné si tuto teplotu ověřit. Teplota přechodu polovodiče není přímo změřitelná avšak v tomto případě můžeme změřenou teplotu pouzdra polovodiče považovat pro výpočet za dostatečně vyhovující. Rovnice 2: Jednotlivé údaje pro výpočet: ϑi ϑ i = ϑ + R th = aximální teplota přechodu polovodiče v (údaje výrobce). Z bezpečnostních důvodů se doporučuje odečíst od udané teploty. ϑu Δϑ ϑ Rth Rth = Teplota okolí v - je nutné přihlédnout k vlastnímu vyzařování chladiče a teplotu povýšit o = Rozdíl teplot mezi teplotou přechodu polovodiče a teplotou okolí = elková teplota pouzdra polovodiče = ax. ztrátový výkon chlazeného polovodiče (W) = Tepelný odpor celkem v /W = Vnitřní tepelný odpor polovodiče (údaje výrobce) hladiče-přehled profilů 3-7 hladiče-speciální provedení Zvláštní profily 38 hladiče-pohledné & dekorativní díly 0 hladiče pro SSR - 2 Tlakově lité chladiče Tabulka přiřazení 8-20 říklad objednávky chladičů 2 2

2 Technické poznámky Rth = Tepelný odpor montážní plochy. ro pouzdro TO 3 můžeme dosadit následující hodnoty:. ovrch suchý bez pasty a izolační podložky 0,05-0,20 /W 2. S tepelně vodivou pastou W - bez izolátoru 0,005-0,0 /W 3. orundová podložka s W 0,20-0,60 /W 4. Slídová podložka 0,05 mm silná s W 0,40-0,90 /W Rth = Tepelný odpor chladiče (hodnotu lze odečíst přímo z diagramu) Rth = Součet hodnot Rth a Rth při paralelním zapojení více tranzistorů se počítá hodnota Rth jako. paralelní řazení jednotlivých hodnot Rth + Rth podle n sledujícího vzorce: Rovnice 3: Takto získaná hodnota se dosadí do rovnice č. /W = elvin-podle nových uzákoněných pravidel fyzikálních jednotek se rozdíly teplot ve zadávají v elvinech ( = ) = elvin na watt-jednotka tepelného odporu říklady výpočtu: Rth ges. = Rth + Rth Rth2 + Rth2... Rthn + Rthn. Výkonové tranzistory v pouzdře TO 3 ( = 60 W) můžou dosáhnout teploty na přechodu v hodnotě 80, vnitřní tepelný odpor má hodnotu 0,6 /W a teplota okolí je 40, je použita korundová podložka Zadáno: = 60 W Rth = 0,6 /W ϑi = = 60 (bezpečnostní rezerva) Rth = 0,4 /W (tabulková střední hodnota) ϑu = 40 Vypočítat Rth: řešení podle rovnice č. Rth = ϑi - ϑu (Rth + Rth) = (0,6 /W + 0,4 /W) =,0 /W 60 W 2. Stejné zadání jako v případě, změna je pouze v rozdělení výkonu na tři tranzistory stejného typu: řešení podle rovnice č. a č.3 = + + = 3 W/ Rth ges. 0,6 + 0,4 /W 0,6 + 0,4 /W 0,6 + 0,4 /W Rth ges. = /W 3 o dosazení do rovnice č. dostaneme tento výsledek: Rth = _ 0,33 /W =,67 /W 60 W omocí těchto vypočítaných hodnot můžeme podle tabulky (strana 3-7) zvolit použitelný chladič. iagramy s údaji o parametrech jednotlivých chladičů nám umožní následovně, konečné určení vhodného chladiče. 3. a jednom tranzistoru, jehož zatížení je 50 W a jeho vnitřní tepelný odpor je kolem 0,5 /W je naměřena teplota pouzdra 40. Jak vysoká je teplota přechodové vrstvy tranzistoru? Zadáno: = 50 W Rth = 0,5 /W ϑ = 40 = 0,33 /W Vypočet ϑi: řešení podle rovnice č.2 ϑi = ϑ + ( Rth) ϑi = 40 + (50 W 0,5 /W) = 65 Tepelné odpory libovolného profilu při zesíleném chlazení Rthf a Rth Rthf = tepelný odpor požadovaného chlazení Rth = tepelný odpor - přirozené chlazení a = proporcionální faktor a 0,8 0,6 0,4 0, v [m/s] 3 Standardní hliníkové profily isované chladiče amelové chladiče apalinové chladiče 29-3 Tepelně vodivý materiál 2-22 ředpis tvoření otvorů 2 ředpis vrtání pro SSR 2 Technické vysvětlivky 2-7

3 očítačem podporovaná teplotní simulace pro optimální koncepce odvodu tepla Výkon, životnost a spolehlivost elektronických polovodičových součástek jsou do značné míry závislé na tepelném zatížení, které je určeno zatížením jednotlivých součástek. edodržení maximální provozní teploty vede k selhání zařízení,překročení přípustné teplotu přechodu polovodičů vede většinou k jehjich zničení. řitěžující okolností je postupující trend stále rostoucí integrace elektronických součástek a stupňování výkonů v polovodičovém průmyslu.ři řešení tepelných problémů vznikají především otázky jaký typ chlazení přichází v úvahu,tudíž výběru je třeba věnovat zvýšenou pozornost. V úvahu úvahu přicházejí různé metody podle toho, zda využijeme přirozenou konvekci (pasivní proudění vzduchu) a chlazení řešená různými chladiči nebo nucenou konvekci (aktivní proudění) a chlazení ventilátory, ventilátorovými jednotkami nebo pomocí kapalinového chlazení v průtokových chladičích. lektronické komponenty a systémy disponují mnoha různými mezními parametry a podmínkami pro instalaci, proto volba optimálního návrhu řízení teploty bývá často obtížná. ro tento účel existují způsoby jakým způsobem pomocí výpočtu tepelných odporů určit správnou koncepci chlazení či přímo provést testy na zhotovených prototypech a různých aplikacích včetně následného ověření výsledků. V dnešní době kdy jsou stále více požadovány specifické zákaznické úpravy je získání takovýchto údajů velmi důležité. alé mechanické doplňkové úpravy, jako je vytváření vložených závitů nebo vrtání otvorů by měly být při výpočtu tepelných odporů vzhledem k bezpečnostním tepelným rezervám brány v úvahu, vyžadují však často rozsáhlé úpravy a opětné prověření tepelných poměrů. ro usnadnění stanovení vhodných konceptů odvodu tepla ischer lektronik nabízí počítačové teplotní simulace, jako doplňkovou službu. aktory zohledněné při tepelné simulaci echte si při počítačové tepelné simulaci požadované charakteristiky chladičů nebo konceptu chlazení přesně definovat v závislosti na fyzikálních principech, jako je například zachování hmoty, energie a pohybu s ohledem na software tepelných podmínek pro přirozenou nebo nucenou konvekci. Systém je též přizpůsoben pro měření odvodu tepla z kapalinových chladičů a dokáže provádět a počítat simulace fyzické účinků tepla, jako jsou tepelné záření a turbulence. misní faktory pro různé povrchy samozřejmě mohou také hrát svou roli, zde simulační software poskytuje odpovídající řešení odvodu tepla, stejně jako významnou pomoc při rozhodování o celé elektronické koncepci. Výhody počítačové simulace očítačem podporovaná tepelná simulace je v současnosti používána při vývoji prototypů. S její pomocí je umožněno vývojové cykly konceptů odvodu tepla výrazně zkrátit,nevhodné koncepty bez nároku na spotřebu materiálu vyřadit a současně proces simulace urychlit. Čas a náklady na vybavení ve srovnání s klasickou simulací v měřicí komoře jsou podstatně nižší a možnosti získání přesnějších výsledků o mnoho širší. Rádi Vám poskytneme podrobnější rady na téma uvedené počítačové simulace. hladiče-přehled profilů 3-7 hladiče-speciální provedení Zvláštní profily 38 hladiče-pohledné & dekorativní díly 0 hladiče pro SSR - 2 Tlakově lité chladiče Tabulka přiřazení 8-20 říklad objednávky chladičů 2 4

4 Technické poznámky oznámky:. odnoty zadané v našem diagramu platí pro chladič s černě eloxovaným povrchem ve vertikální poloze s volnou konvekcí. orekční faktory: ro přírodně barvené povrchy +0 až 5 %. ro horizontální polohu +5 až 20 % 2. aše protlačované chladiče jsou lisovány podle platné normy 220 recizní profily (dříve norma 765). ro profily které přesahují kruh o průměru 350 mm platí tolerance podle 7 (dříve 748). ůležité upozornění: U určitých elektronických součástek jako jsou velkoplošné moduly T atd., jsou jejich výrobci kladeny zvláštní požadavky na rovinnost montážní plochy chladičů atd. Jsou to požadavky které nemůžou být při standardních tolerancích splněny. Těmto požadavkům vyhovět a dosáhnout rovinnosti znamená použít frézování do roviny. imo to je nutné použití větších upínacích sil eventuelně drátových závitových vložek (eli oil atd.) 3. V katalogu uvedené chladicí profily mají mezi žebry takzvané lisovací značky sloužící k identifikaci daného profilu. zamezení možných chyb je pozice a velikost značek taková,aby před mechanickým zpracováním profilu nebo umístěním součástek na něj, mohl uživatel rozpoznat o jaký typ se jedná. 4. V profilu lisované závitové kanály nejsou normou specifikované závity a nemají obvyklé stoupání. Stoupání se pouze tvoří při průchodu šroubu mezi přepážkami žeber. raktické využití závisí na odpovědnosti uživatele. 5. ro mechanické zpracování našich chladičů OS platí až do odvolání volné tolerance rozměrů podle normy SO 2768 m. ro všechny typy S platí SO 2768c. 6. V katalogu uvedené délky chladiče a výkresy rozmístění otvorů jsou pouze přehledem našeho standardního programu. Jsme schopni zhotovit jakýkoliv z našich profilů v požadované délce a způsobu zpracování podle vašeho výkresu nebo vzorku. rovádíme vrtání, řezání, frézování, broušení a závitování vašeho chladiče ve snaze řešit váš problém při jeho použití S naší výkonu schopnou nástrojárnou a díky modernímu strojovému parku se zpracovatelským centrem, vybaveným více sklíčidlovými vrtacími stroji, (do 26 vrtů nebo závitů najednou) přesnými frézami a lisovacími automaty jsem schopni v krátkých lhůtách zhotovit chladiče cenově výhodné v jednotlivých kusech i ve velkých sériích. 7. Sériově dodáváme naše chladiče ze slitin W 6060 T66 tvrzených za tepla (původní označení l g Si podle normy 748). ovrchy odpovídají standardnímu aluminiu přírodně odmaštěnému () nebo černě eloxovanému (S). a přání eloxujeme též v přírodní () nebo v dekorativní barvě v technicky dostupných barvách. 8. okud i přes možnost výběru cca 400 lisovaných profilů, 3 malých profilů a 50 prstových chladičů nemůžete najít žádný vhodný chladič, zhotovíme jej podle vašich představ. Jsme si jisti, že můžeme vždy nabídnout nějaké řešení vašeho problému s chlazením. 9. oznámky k tolerancím zpracování. Všechny uvedené rozměry u zboží, hotových i zpracovaných dílů v tomto katalogu jsou pokud není stanoveno jinak v tolerancích podle normy SO 2768 m. Výjimkou jsou samotné lisované profily, tlakově lisované litinové díly, přístrojová držadla a tlumiče kmitů, pro které platí zvláštní normy. Stav - srpen 204 Údaje v tomto katalogu byly starostlivě zpracovány a zkontrolovány. řesto přetrvávají věcné a tiskové chyby, především ale dochází ke změnám vzhledem k dalšímu vývoji a vylepšování našich výrobků,které si tímto vyhrazujeme. Všechny výrobní značky jsou uznávány i když jimi zboží není zvlášť označeno nebo na něm nejsou uvedeny. hybějící firemní značka neznamená, že zboží nebo výrobní označení můžou být kopírovány nebo jinak zneužity. Tisky výtahů z katalogů nebo kopírování katalogů je dovoleno pouze výslovným písemným povolením fa ischer lektronik. Veškeré údaje v tomto katalogu, texty vyobrazení, dokumenty a popisy podléhají autorským právům a ochranným doložkám sloužícím k omezení používání dokumentů a dalších produktů SO 606. Veškerá práva vyhrazena. opyright ischer lektronik Standardní hliníkové profily isované chladiče amelové chladiče apalinové chladiče 29-3 Tepelně vodivý materiál 2-22 ředpis tvoření otvorů 2 ředpis vrtání pro SSR 2 Technické vysvětlivky 2-7

5 Obecné poznámky Slepé otvory jsou vyrobené po eloxování, průchozí otvory jsou provedeny před eloxováním. U vyloženě vizuálních a dekorativních součástí je doporučené dodatečné lakování,taktéž při dodatečném vytvoření upevňovacích závitů nebo instalaci čepů. Část chladicích profilů je lisována podle 2020 (opsaný kruh menší než 350 mm). ro profily, které překračují opsanou kružnici větší než 350 mm platí 7. ředepsané obráběcí tolerance určuje norma SO 2768m. ulový + 200,2 24,7 44,7 49, x 3-6/8 hluboké popr. pruchozí otvory ulový Ø 6,5 Ø 3,4 zarovnání Ø 2/0,5 hloubka 6 9,6,6 volný zápich Ø 8 49,7 39,7 24,7 Ø 4,5 3,2 4 6,4 8,4 0 ulový 4 33,4 50, ,6 66,6 96 Ø8 volný zápich s klesáním Ø 8 hladiče-přehled profilů 3-7 hladiče-speciální provedení Zvláštní profily 38 hladiče-pohledné & dekorativní díly 0 hladiče pro SSR - 2 Tlakově lité chladiče Tabulka přiřazení 8-20 říklad objednávky chladičů 2 6

6 Technické poznámky okyny pro určování rozměrů, demonstrováno na S 47- obecně: rohnutí může být konkávní (vyduté) 0,8 mm nebo konvexní (vypouklé) 0,2 mm. okud je vyžadovaná určitá rovinnost základny, je možno základnu frézovat do roviny tak, aby její tloušťka byla zmenšena max. o 0,8 mm. a tuto skutečnost se musí přihlížet při stanovení hloubky neprůchozích otvorů. lesání a průměry vrtání, pokud není důrazně požadováno jinak, jsou provedeny podle normy 74. loubky závitů by měly být počítány následovně. říklady 5: Závit <> 5 x,6 mm = 8 mm jádro vrtání: 8 mm + 2 mm = 0 mm říklady: Řez : růchozí vrtání podle normy 74 m 3, klesající skosení boční strany základny, volný zápich v žebrech Řez : růchozí vrtání s volným zápichem v žebrech podle 74 m 4, klesání ze strany žeber Řez : Závity 6 o hloubce,6 x 6 mm = 9,6 mm, hloubka vrtání 9,6 mm + 2 mm =,6 mm vrtaný otvor s volným zápichem do paty žeber. lesání strany základny od roviny Ø 2 x 0,5 na straně základny. Řez : eprůchozí otvory 4- hloubka závitů,6 x 4 mm = 6,4 mm, hloubka vrtání 6,4 mm + 2 mm = 8,4 mm. isovací tolerance Vyplývá množství problémů které jsou podmíněny tolerancemi při lisování, kdy výrobní tolerance nelze dodržet. a dvou případech ukazujeme jak při vhodných rozměrech (zde se jedná o přesunutí nulového u z venkovní hrany do střední linie profilu) se mohou dělit výrobní tolerance. S ohledem na nevýhodné lisovací tolerance se udává mezi oběma druhy kótování vztaženými k symetrické ose rozdíl až, mm. S 82 isovací tolerance ± 3,5 mm 440 R220, ,8,93 ulový , 0,83 ulový ,8 7 Standardní hliníkové profily isované chladiče amelové chladiče apalinové chladiče 29-3 Tepelně vodivý materiál 2-22 ředpis tvoření otvorů 2 ředpis vrtání pro SSR 2 Technické vysvětlivky 2-7

7 S 34 isovací tolerance + 0,8 mm 25 ± 0,8 24,20 Rozměr od vnějších hran ulový 4,2 58,3 20,8 24,20 0,4 Označení středu ulový 58,3 58,3 ři zohlednění nevýhodných lisovacích tolerancí vzniká mezi oběma mírami vzhledem k symetrické ose rozdíl 0,4 mm. rézování do roviny ři frézování chladičů a chladičů ventilátorových agregátů do roviny pokud je z technického hlediska průměr frézy příliš malý vůči frézované ploše vznikají při paralelním frézován takzvané frézovací dráhy s přechody a hranami. ředevším při dodržení stanovené hrubosti povrchu bývá účelné stanovit plochy frézovaného dílu na nichž nejsou žádné stopy po frézování dovoleny. frézovací dráha fréza frézovací dráha fréza průměr frézy větší vůči frézované ploše - nevznikají žádné hranky po frézování průměr frézy menší vůči frézované ploše hladiče-přehled profilů 3-7 hladiče-speciální provedení Zvláštní profily 38 hladiče-pohledné & dekorativní díly 0 hladiče pro SSR - 2 Tlakově lité chladiče Tabulka přiřazení 8-20 říklad objednávky chladičů 2 8