Светодиодные фонари и световые приборы. Всё о светотехнике.
Вернуться   Форум FONAREVKA.RU Лаборатория Общие технические вопросы по фонарям и компонентам
Расширенный поиск
Забыли пароль? Регистрация

  • О нашем проекте
  • Светотехника и световые приборы
  • Правила форума
Проект FONAREVKA.RU специализируется на предоставлении всей необходимой информации по светотехнике:

— светодиодные фонари;
— различные источники питания;
— разнообразные зарядные устройства;
— освещение помещений и наружное освещение;
— световые приборы для личного, пассажирского и грузового транспорта;
— специальные световые приборы для медицины, для растений, для аквариумов, для террариумов, а также аварийно-сигнальные световые приборы;
— альтернативные источники света;
— лазеры и лазерная техника.

Если у вас есть вопросы по выбору фонарей, аккумуляторов и зарядных устройств ознакомьтесь с FAQ от наших экспертов:

F.A.Q. по выбору фонарей различных типов;
F.A.Q. по выбору аккумуляторов;
F.A.Q. по выбору зарядных устройств.
Ответ  Создать новую тему
Просмотров в теме 7152   Ответов в теме 0   Подписчиков на тему 0   Добавили в закладки 0
Опции темы Поиск в этой теме
Старый 03.08.2011, 06:09 Автор темы   1
Новичок
 
Регистрация: 18.09.2010
Последняя активность: 03.09.2011 04:24
Сообщений: 20
Сказал(а) спасибо: 0
Поблагодарили: 23 раз(а) в 9 сообщениях

По умолчанию Тепловые расчеты

Тепловые расчеты
Все электронные компоненты выделяют тепло, поэтому умение рассчитывать радиаторы так, чтобы не пролетать в прикидках на пару порядков очень полезно любому электронщику.

Тепловые расчеты очень просты и имеют очень много общего с расчетами электронных схем. Вот, посмотрите на обычную задачу теплового расчета, с которой я только что столкнулся:
Нажмите на изображение для увеличения
Название: 1.gif
Просмотров: 1932
Размер:	9.0 Кб
ID:	27291
Задача

Нужно выбрать радиатор для 5-вольтового линейного стабилизатора, который питается от 12вольт максимум и выдает 0.5А. Максимальная выделяемая мощность получается (12-5)*0.5 = 3.5Вт

Погружение в теорию

Для того, чтобы не плодить сущностей, люди почесали тыковку и поняли, что тепло очень похоже на электрической ток, и для тепловых расчетов можно использовать обычный закон Ома, только
Напряжение (U) заменяется температурой (T)
Ток (I) заменяется мощностью (P)
Сопротивление заменяется тепловым сопротивлением. Обычное сопротивление имеет размерность Вольт/Ампер, а тепловое – °C/Ватт

В итоге, закон Ома заменяется на свой тепловой аналог:
U=I*R → T=P*RΘ
где Θ -греческая буква "тета"; я буду пользоваться просто буквой R.
RΘ-обозначает тепловое сопротивление...

Тепло выделяется в кристалле стабилизатора, а наша цель – не допустить его перегрева (не допустить перегрева именно кристалла, а не корпуса, это важно!).

До какой температуры можно нагревать кристалл, написано в даташите:
Нажмите на изображение для увеличения
Название: 2.png
Просмотров: 1935
Размер:	29.1 Кб
ID:	27292
Обычно, предельную температуру кристалла называют Tj (j = junction = переход – термочувствительные внутренности микросхем в основном состоят из pn переходов. Можно считать, что температура переходов равна температуре кристалла)

Без радиатора
Попробуем рассчитать, до какой температуры нагреется кристалл, если не ставить радиатор.

Тепловая схема выглядит очень просто:
Название: 3.gif
Просмотров: 1853

Размер: 1.1 Кб
Специально для случаев использования корпуса без радиатора, в даташитах пишут тепловое сопротивление кристалл-атмосфера (RΘj-a) (что такое j вы уже в курсе, a = ambient = окружающая среда)

Заметьте, что температура “земли” не нулевая, а равняется температуре окружающего воздуха (Ta). Температура воздуха зависит от того, в каких условиях находится радиатор Если стоит на открытом воздухе, то можно положить Ta = 40 °C, а вот, если в закрытой коробке, то температура может быть значительно выше!

Записываем тепловой закон Ома: Tj = P*Rj-a + Ta. Подставляем P = 3.5, Rj-a = 65, получаем Tj = 227.5 + 40 = 227.5 °C. Многовато, однако!

Цепляем радиатор
Тепловая схема нашего примера со стабилизатором на радиаторе становится вот такой:
Нажмите на изображение для увеличения
Название: 4.gif
Просмотров: 1923
Размер:	2.5 Кб
ID:	27294
  • Rj-c – сопротивление от кристалла до теплоотвода корпуса (c = case = корпус ). Дается в даташите. В нашем случае – 5 °C/Вт – из даташита
  • Rc-r – сопротивление корпус-радиатор. Тут не все так просто. Это сопротивление зависит от того, что находится между корпусом и радиатором. К примеру, силиконовая прокладка имеет коэффициент теплопроводности 1-2 Вт/(м*°C), а паста КПТ-8 – 0.75Вт/(м*°C). Тепловое сопротивление можно получить из коэффициента теплопроводности по формуле:

    R = толщина прокладки/(коэффициент теплопроводности * площадь одной стороны прокладки)

    Часто Rc-r вообще можно игнорировать. К примеру, в нашем случае (используем корпус TO220, с пастой КПТ-8, средняя глубина пасты, взятая с потолка – 0.05мм). Итого, RΘc-r = 0.5 °C/Вт. При мощности 3.5вт, разница температур корпуса стабилизатора и радиатора – 1.75градуса. Это – не много. Для нашего примера, возьмем Rc-r = 2 °C/Вт
  • Rr-a – тепловое сопротивление между радиатором и атмосферой. Определяется геометрией радиатора, наличием обдува, и кучей других факторов. Этот параметр намного проще измерить, чем посчитать (см в конце статьи). Для примера – Rr-c = 12.5 °C/Вт
  • Ta = 40°C – тут мы прикинули, что атмосферная температура редко выше, можно взять и 50 градусов, чтобы уж точно было.
Подставляем все эти данные в закон Ома, и получаем Tj = 3.5*(5+2+12.5) + 40 = 108.25 °C

Это значительно меньше, чем предельные 150 °C. Такой радиатор можно использовать. При этом, корпус радиатора будет греться до Tc = 3.5*12.5 + 40 = 83.75 °C. Такая температура уже способна размягчить некоторые пластики, поэтому нужно быть осторожным.

Измерение сопротивления радиатор-атмосфера.
Скорее-всего, у вас уже валяется куча радиаторов, которые можно задействовать. Тепловое сопротивление измеряется очень легко. Это этого нужно сопротивление и источник питания.

Лепим сопротивление на радиатор, используя термопасту:
Нажмите на изображение для увеличения
Название: 5.jpg
Просмотров: 1930
Размер:	36.4 Кб
ID:	27295
Подключаем источник питания, и выставляем напряжение так, чтобы на сопротивлении выделялась некая мощность. Лучше, конечно, нагревать радиатор той мощностью, которую он будет рассеивать в конечном устройстве (и в том положении, в котором он будет находиться, это важно!). Я обычно оставляю такую конструкцию на пол часа, чтобы она хорошо прогрелась.

После того, как измерили температуру, можно рассчитать тепловое сопротивление

Rr-a = (T-Ta)/P. К примеру, у меня радиатор нагрелся до 81 градуса, а температура воздуха – 31 градус. таким образом, Rr-a = 50/4 = 12.5 °C/Вт.
Прикидка площади радиатора
В древнем справочнике радиолюбителя приводился график, по которому можно прикинуть площадь радиатора. Вот он:
Нажмите на изображение для увеличения
Название: 6.png
Просмотров: 1917
Размер:	22.6 Кб
ID:	27296
Работать с ним очень просто. Выбираем перегрев, который хочется получить и смотрим, какая площадь соответствует необходимой мощности при таком перегреве.

К примеру, при мощности 4вт и перегреве 20 градусов, понадобится 250см^2 радиатора. Этот график дает завышенную оценку площади, и не учитывает кучу факторов как то принудительный обдув, геометрия ребер, итп.
Z00R вне форума   Ответить с цитированием Вверх
Ответ  Создать новую тему
Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск





Copyright ©2007 - 2024, FONAREVKA.RU

Powered by vBulletin®
Copyright ©2000 - 2022, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot

Правила форума | Отказ от ответственности

Время генерации страницы 0.08530 секунды с 17 запросами