Dimensionierung Kühlkörper (mehrere Wärmequellen)

[F@be]

Hi,

ich frage mich zur Zeit wie ich einen Kühlkörper dimensioniern muss, wenn mehrere Wärmequellen (also z.B. zwei 2N3055) auf ihm Montiert werden.

sagen wir an jedem Transistor wird eine Verlustleistung von 2W umgesetzt.
also insgesamt 4Watt (bei 2 Transistoren).
sind die Rths der Transistoren als parallel geschaltet zu betrachten?
Und fließen noch andere Aspekte in die Dimensionierung mit ein.

Über Antworten würde ich mich sehr freuen und
danke für euer Bemühen.

gruß Fabe

[Yossarian]

Hallo
nicht den Rth der Transistoren, sondern den Rth der einzelnen Kühlkörper parallel schalten.
wenn 1 Transistor z.B einen Kühlkörper von 5K/W benötigt und 2 Transistoren auf einen KK sollen, darf der KK einen Rth von max. 2,5K/W haben.
Mit freundlichen Grüßen
Benno

[steg14]

die Chiptemperatur wird um 2W * (Rthjc + Rthcf) geringer sein.
Rthjc =Wärmewiderstand Junction-Case (chip-Gehäuse)
Rthcf = Case-fin (Gehäuse-Kühlkörper)

[Yossarian]

Hallo

die Chiptemperatur wird um 2W * (Rthjc + Rthcf) geringer sein

Was hat die Anzahl der Transistoren mit der Chiptemperatur zu tun?
Jeder setzt 2W um, jeder hat die gleiche Kühlfläche wie der einzelne, also bleibt auch die Chiptemperatur gleich.

Mit freundlichen Grüßen
Benno

[PICture]

Hallo!

Rein theoretisch und (hoffentlich) auch praktisch wird sich die Temperatur des Külkörpers bei zwei oder mehr Transistoren (oder anderen Wärmequellen) erhöhen, dass zur Erhöhung der innerer Temperatur der Bauteilen (Tj) führen wird.

Die Rthjc´s und Rthcf´s dürfen nicht als parallel geschaltet betrachtet werden.

Die gemeinsame Rthfa (Kühlkörper-Umgebung) bleibt gleich.

Ich hoffe, dass ich das richtig im Code skizziert habe.

Jede Tj wird durch Rthcf, Rthjc und Rthfa von Ta ausgegangen, einzeln berechnet.

MfG

           Bauteil1             Kühlkörper
     .--------------------.      .------.
     |     Rthjc1   Rthcf1|      |      |
     |      ___      ___  |      |      |
     |Tj1 -|___|----|___|----+   |      |
     |                    |  |   |      |
     '--------------------'  |   |      |
                             |   |      |
           Bauteil2          |   |      |
     .--------------------.  |   |      |
     |     Rthjc2   Rthcf2|  |   |      |
     |      ___      ___  |  |   |      |
     |Tj2 -|___|----|___|----+   |Rthfa |
     |                    |  |   | ___  |
     '--------------------'  +----|___|----- Ta
                             |   |      |
                             |   |      |
                             |   |      |
                             |   |      |
           --------------    |   |      |
                             |   |      |
                             |   |      |
                             |   |      |
           Bauteiln          |   |      |
     .--------------------.  |   |      |
     |     Rthjcn   Rthcfn|  |   |      |
     |      ___      ___  |  |   |      |
     |Tjn -|___|----|___|----+   |      |
     |                    |      |      |
     '--------------------'      '------'

[steg14]

ich versuchs mal verständlich zu erklären:

Wir gehen davon aus dass eine Leistung P entweder von einem
oder von 2 Transistoren auf demselben KK verbraten werden soll.
Der Kühlkörper wird sich (bei gleicher Leistung) logischerweise
in beiden Fällen auf die gleiche Temperatur erwärmen.
Der Wärmestrom teilt sich jedoch vor dem Kühlkörper im zweiten Fall auf.
Damit ändert die Junction-Temperatur die über das Leben des
Transistors entscheidet.
------------------
1 Transistor
Tj1 = Ta + P * (Rthfa) + P *(Rthjc + Rthcf)
Tj1 = 20 + 10 * (1.000) + 10*(0.500 + 0.500) = 40°

2 Transistoren (jeder verbrät die halbe Leistung)
Tj1 = Ta + P * (Rthfa) + P/2 *(Rthjc1 + Rthcf1)
Tj1 = 20 + 10 * (1.000) + 5*(0.500 + 0.500) = 35° <- Chip ist kälter
------------------
oder umgekehrt Kühlkörperberechnung für Tj = 40°C:
(Wärmewiderstand Kühlkörper in [K/W] = Rthk = Rthfa)

1 Transistor
Rthfa = (Tj-Ta)/P - (Rthjc + Rthcf)
Rthfa = (40-20)/10- (0.500 + 0.500) = 1.000 K/W

2 Transistoren einzeln berechnet. Wir stellen uns vor es sind 2 Kühlkörper

erster Transistor
Rthfa1 = (Tj1-Ta)/(P/2) - (Rthjc1 + Rthcf1)
Rthfa1 = (40-20)/5- (0.500 + 0.500) = 3.000 K/W

zweiter Transistor
Rthfa2 = (Tj2-Ta)/(P/2) - (Rthjc2 + Rthcf2)
Rthfa2 = (40-20)/5- (0.500 + 0.500) = 3.000 K/W

das entspricht einem gemeinsamen Kühlkörper von 1.500 K/W
Der Kühlkörper kann kleiner sein!

[Felixx87]

mehr wärme Quellen und weniger Kühlfläche?

ich komm zwar hier net ganz mit da ich bisher nichts damit zu tun hatte aber des klingt für mich net plausiebel!

[Manf]

Es gibt zwei Erklärungen. Eine geht von unabhängigen Transistoren aus die ihre Wärme an den Kühlkörper abgeben, die andere teilt die entstehende Wärme auf zwei Transistoren auf.

Gemeint ist wohl den Kühlkörper für einen weiteren Transistor zu verwenden denn es handelt sich um leistungsstarke Transistoren und um Anwendungen im 2W Bereich.
Manfred

[steg14]

Meine Erklärung bezieht sich darauf, dass die Verlustleistung auf 2 Transistoren aufgeteilt wird.

Vielleicht habe ich auch zu kompiziert gedacht und die Frage war wirklich so simpel.

[Yossarian]

Hallo

sagen wir an jedem Transistor wird eine Verlustleistung von 2W umgesetzt.
also insgesamt 4Watt (bei 2 Transistoren).

doppelte Leistung-> halber Wärmewiderstand für den Kühlkörper.
Sicher ist das nicht linear zu betrachten, aber für den Hausgebrauch dürfte es reichen.

Mit freundlichen Grüßen
Benno