Bir silikon transistör ün 100 º C den fazla ısınmasına izin verilmemelidir. Bereket versinki pek çok transistör bu sıcaklığın üzerinde çalışabilmektedir.
Şimdi bir PSU (Power Supply Unit) i (Besleme katını)inceleyelim.PSU 15 voltta 3 amper verebilmektedir.W=V.A olduğundan 15*3=45 Watt dır.Yük tarafından harcanan güç 45 watt dır.Transistörden önceki voltaj (ön regülatördeki )24 volttur.Regülatör transistor bu 9 voltluk farkı üzerinde ısı olarak atar.Üstelik bu sırada 3 amper e kadar çekilmesine izin vermelidir.O halde regülatör transistorde
9×3=27 Watt ısı olarak atılmalıdır.
Diyelimki bu besleme katının çıkış voltajı (size lazım olan çıkış voltajı) 3 volt ise durum daha vahimdir.Zira bu durumda (24-3)*3 Amp=63 Watt ısı atılmalıdır.Bu sıcaklığı nasıl atacağız? Tabiki soğutucu kullanacağız.Ama hangi boyutlarda olmalı?
Soğutucular için bir değer kullanılılır “ º C/ W “ (yani derece celsius bölü watt)
Transistörlere vb bağlanan genellikle C şeklinde olan clip soğutucuların bu değeri genellikle 40 º C dir oda sıcaklığı değerini de 30 º C olarak aldığımızda toplam ısı
40+30=70 º C olur.Transistörün soğutucu takılı iken üzerindeki ısı bu civarlarda olmalıdır.Doğal olarak hesap edilenden biraz daha büyük soğutucu kullanmak daha düşük bir º C/W olması anlamına geldiği için yarıiletken için daha da iyi olacaktır.
Bizim PSU e dönersek,atılması gereken 63 Watt idi.Transistörün soğutucu bağlı iken çıkmasına izin vermeyeceğimiz sıcaklık korumamız gereken sıcaklık 100 º C nin altı idi
Bunun da 30 º C si oda sıcaklığından gelecek olandı o halde kalan sıcaklık 70 º C dir.
Bu sıcaklığı harcamamız gereken güc e böldüğümüzde yani :
70/63=1,11 C/ W (formül1)
değerini buluruz. Bize lazım olan soğutucu değeri bu (yada dahada düşüğü)
Pek çok yarıiletken üreticisi katologlarında bu C/ W değeri de verir.
Soğutucu ların kaç watı ısı olarak atabildiğini hesaplamak için ROUGHT formülü kullanılır.
Rought Formülü: C/W= 50/
A dır. Burada A Alan dır (cm kare olarak)
şimdi aşağıda üstten görünümünü gördüğünüz 18SWG kodlu alüminyum soğutucunun C/W değerini bulalım.
Soğutucunun uzunluğu (W) 20 cm derinliği(D) 10 cm ve yüksekliği –burada görülmüyor (H) 12 cm soğutucunun kanatları ise 5+5 toplam 10 adet olduğuna göre bu soğutucunun toplam yüzeyi şöyle hesap edilir:
Kanatların boyutları 10cm x12=120 cm2 toplam her bir kanatın 2 yanı olduğundan 240 cm 2 olur 10 kanat olduğuna göre o halde 2400 cm 2 olur.Son olarak 20 cm e 12 cm lik kısmında yüzeyi 2 ile çarparsak(onunda sağ ve sol yada bakış yönününe göre ön ve arka yüzeyi olduğundan) 20x12x2=480 cm 2 olur.
O halde toplam yüzey 2400+480=2880 cm 2 olur.Bu değer yukarıdaki formüldeki A değeridir.O halde
50 2880 yani sonuç 50/53,66 =0,93
Yani 0,93 C/W çıkar yukarıdaki (formül 1) değerine göre uygundur.Biraz büyük olmasına bundan dolayı biraz daha pahalıya mal olmasına rağmen bu boyutlar bu tür bir uygulama için işimizi rahatlıkla görmektedir.
Eğer size yarıiletkenin C/W değeri verilmişse yukarıdaki formül1 den soğutucunun yüzeyini bulmanız gerektiğinde formül
A= (50/C/W) 2 olur
Son olarak soğutuculara ısı transferini kolaylaştıran kremi (lubricant) larla kullanmayı unutmayın.Tabiki transistör vb yarıiletkeni mika pul vb ile gövdelerinden izole etmeyi etkin bir koruma istiyorsanız kesinlikle kullanmanız gerekir.Son olarak ben alimünyum soğutucularıma ,soğutucuya destek olması için ,yarıiletkenlerin üzerine tüm soğutucunu çevirecek şekilde bakır folyo da kullanırım.(Yazarın notu)
Açıklama:
- Bu yazı benim, hazırlanmakta olan SMPS tasarımı programımın bir aşamasıdır. Bu amaca yönelik diğer yazılarımda burada ve kendi sitemde yer www.ilkyuzteklif.com alacaktır.
Kaynak:
http://www.sm0vpo.com/begin/heat-0.htm
Yayım tarihi: 2010/11/09 Etiketler: soğutucu hesaplama, soğutucu tasarımı
güzel çalışma teşekkürler.
Bende teşekkür ederim
Faydalı bilgiler. Teşekkür ederim.
hocam bir problemimiz var aynen bu konuya benzer. Şöyle ki bir kapalı kutu içerisnde çalışan 4 tane devre elemanımız var ve bu devre elemanlarının çalışma sıcaklığının aşılmaması için gerekli optimum sıcaklıkta tutulması gerekiyor. Bunu için ortam içi sıcaklığının hesaplanması gerekiyor ve buna uygun fan boyutu, alimunyum türü, fanın hangi hızda çalışması gerektiği gibi şeylerin belirlenebilmesi için yapılmış bir çalışma var mıdır?
Merhaba Aykut
Bu tür bir hesaplama ile pek ilgilenmedim ancak
http://www.armaltd.com/teknikbilgi.asp
bu sitede oldukça fazla açıklamalar var
Eğer sitedeki bilgiler fazla yardımcı olmazsa firma dan da yardım alınabilir diye düşünüyorum.
Yardımcı olabileceğim başka konularda olursa herzaman arayabilirsiniz.
Çalışmalarınızda başarılar dilerim
Selamlar
Bilgi için teşekkür ederim. Ben bir konuya takıldım. Hesaplama yaparken neden 40+30=70 º C yaptık? Oda sıcaklığı daha düşük olduğu için, oda sıcaklığı 40 dereceye gelene kadar ısı alış verişi olması gerekmiyor mu ? Isı eşitlendikten sonra toplam sıcaklık yine 40 derecede sabit kalır üstüne çıkmaz, çıkması için oda sıcaklığının artması gerekiyor diye düşünüyorum. Aydınlatırsanız sevinirim.
53,66 değerini anlayana plaket vericem
O kadar zor değil , text içinde kaydığı için farklı gözüken ikonu yerine koymak.
Rought Formülü: C/W= 50/(karekök içinde A)
2880 ve 53,66 rakamları birbirine eşit olabilmesi için ya kök içinde 2880 ya da 53,66 nın karesi yazılır. Buradan bulabilirdiniz.
Kolay gelsin.