Выбор конструкции и тепловой расчёт радиатора для охлаждения диодов выходного выпрямителя
Rср. п=0,6 · (5 · 10 ˉ⁶+10 ·10 ˉ⁶) /0,164=0,55 ·10 ˉ м·˚C/ Вт.
Удельное контактное тепловое сопротивление с пастой:
Rкп= (7,65·10ˉ·0,55·10ˉ?) / (7,65·10ˉ+0,55·10ˉ?) =0,51·10ˉ? м·˚C/ Вт.
Таким образом, тепловое контактное сопротивление при наличии пасты в 3 раза ниже. Тепловое контактное сопротивление между корпусом и теплоотводом определяется по формуле:
Rк-т= Rкп/S=0,51·10ˉ?/5,096·10ˉ?=0,1˚C/ Вт.
где S-площадь корпуса компонента (S=5,096·10ˉ? м?).
На практике, тепловое контактное сопротивление увеличивают на 30% [6]. С учётом 30% запаса Rк-т принимаем Rк-т=0,13 ˚C/ Вт.
Определяем допустимую температуру теплоотвода при заданной мощности Р, рассеиваемой теплоотводом:
tp=tдоп-Rк-т ·Р=85-0,13·7,5=84˚C
где tдоп=85˚C - допустимая температура корпуса диода;
Р=7,5 Вт-мощность, рассеиваемая диодом.
После изготовления изделия все компоненты схемы покрываются лаком УР-231 не менее, чем тремя слоями, что приводит к перегреву компонента на 2-5%, то допустимая температура радиатора определяется по формуле
tрлак=tср+0,95· (tр-tср) =65+0,95 (82-65) =81,15˚C
Принимаем tрлак=82 ˚C.
Выбираем односторонний игольчато-штыревой радиатор для естественной конвекции с шагом расположения штырей а=9мм, шириной А=31мм, высотой радиатора L=40мм, высотой штырей C=32мм, средним диаметром штыря 2мм, приведённым коэффициентом черноты ε пр=0,85, толщиной основания d=5мм, длиной радиатора В=117 мм.
Проводимость полоски радиатора длиной 117мм, ширина которого равна шагу а=9мм, определяется по графику, рис.5.47, [6] по допустимой температуре перегрева радиатора ∆tрдоп= tрлак - tс=82-65=17 ˚C.
Для кривой L=117 мм,
1/Rпол=0,04 Вт/град;
Проводимость радиатора
1/Rрад=1/Rпол·n+1/R5,
где n-число полосок по длине радиатора В:
n=В/а=117/9=13
1/R5 - поправка на излучение с боковых сторон радиатора, Вт/град, определяется по графикам (рис.5.48), [6]. Для одностороннего радиатора с L=117 мм, С=32мм.
1/R6=0,065 Вт/град.
Проводимость радиатора
1/Rрад=0,04·13+0,065=0,585 Вт/град.
Количество теплоты, отводимое радиатором от диода.
R=1/Rрад· (tрад-tc) =0,585· (82-65) =9,945 Вт
По расчёту, отводимая мощность равна 7,5 Вт, поэтому выбранный радиатор имеет завышенные размеры. При следующем приближении выбираем радиатор исходя из его проводимости 1/Rрад=7,5 Вт/17=0,44 Вт/град.