Выбор конструкции и тепловой расчёт радиатора для охлаждения диодов выходного выпрямителя

Материалы о физике / Источники электропитания / Выбор конструкции и тепловой расчёт радиатора для охлаждения диодов выходного выпрямителя

Страница 1

Рассеиваемая прибором мощность Р=7,5 Вт; температура окружающей среды (воздуха) tср=65˚C; допустимая температура корпуса прибора tдоп. =85˚C; условия охлаждения: естественная конвекция.

Для обеспечения этой температуры диоды необходимо установить на теплоотвод-радиаторор с помощью прижимной пластины. Усилия прижима F≤98Н [6].

С учётом размеров прибора, способа крепления его на радиаторе и способа крепления радиатора на несущем изолирующем основании, высота радиатора не должна превышать 40мм.

Для расчёта радиатора сначала необходимо определить удельное контактное тепловое сопротивление между корпусом диода и радиатором Rk [м²·˚C/Вт]:

Rk = (Rk · Rср). (Rфk + Rср),

где Rфk=0,815 ·10ˉ · Кр ·Кλ · Кн Кσ-удельное тепловое сопротивление фактического контакта;

Rср=4,375 ·10ˉ · Кн · Кт ·

Кλср - удельное тепловое сопротивление межконтактной среды (воздуха).

Коэффициенты для нахождения Rфk: Кр=27; Кλ=0,14; Кн=1; Кσ=0,9-

определяется для предела прочности алюминия на растяжение [6].

Rфk=0,815 ·10ˉ · 27 ·0,14 · 1 · 0,9=2,77·10ˉ м²·˚C/Вт.

Удельное тепловое сопротивление межконтактной среды (воздуха):

Rср= 4,375 ·10ˉ? · Кн · Кт · Кλф= 4,375 ·10ˉ · 0,75·0,96·1 =3,15 · 10ˉ? м²·˚C/Вт,

где Кн=075; Кт=0,96; Кλср=1 [6].

Удельное контактное тепловое сопротивление (без пасты):

Rк= (Rфк·Rcр) / (Rфк+Rcр) = (2,77 ·3,15·10ˉ?) / (2,77 +3,15) ·10ˉ?м²∙ºC /Вт.

Для улучшения теплового контакта компонент устанавливается на радиатор на пасту КПТ-8.

Удельное сопротивление с пастой определяется по формуле:

Rкп= (Rфкп∙Rсрп) / (Rфкп+ Rсрп).

Дополнительное сопротивление при контакте в пастообразной среде определяется по формуле:

∆ R= (0,513 ∙10ˉ⁶δвр) /Руд,

где δвр=18,3 ∙10⁷Н/ м² - предел прочности на растяжение для алюминия.

∆ R= (0,513 ∙10ˉ⁶∙18,3 ∙10⁷) /1,923∙10⁵=4,88∙10ˉ⁴ м²∙ºC/Вт.

Удельное тепловое сопротивление фактического контакта в пастообразной среде:

Rфк+∆ R=2,77 ∙10ˉ⁴+4,88∙10ˉ⁴=7,65∙10ˉ⁴ м²∙ºC/Вт.

Удельное сопротивление межконтактной среды с пастой:

Rсрп=0,6∙ (hср1+hср2) /λср

где λср-приведённый коэффициент теплопроводимости межконтактной среды с пастой,

λcр= (λcр1· h1+ λcр 2·h2) / h1+h2,где λср1=0,154Вт/м·˚C,

λср2=0,169 Вт/м·˚C, [6]

h1=5 · 10ˉ-высота неровностей, h2-высота слоя пасты (h2=10мм).

Таким образом,

λср = (0,154 ·5 · 10ˉ⁶+0,169·10·10ˉ⁶) / (5·10ˉ⁶+10·10ˉ⁶) =0,164Вт/м·˚C.

Удельное тепловое сопротивление межконтактной среды с пастой:

Страницы: 1 2