ELEKTRO FORUM

Hallo NG,

ich habe hier ein Problem, bei dem ich nicht weiter komme.
Ich muss drei MOSFETs (Ptot = 182W, Rth JC=0.26K/W) und drei
Widerstände (Ptot = 14W, Rth JC=0.70K/W)
auf ein gemeinsames Kühlblech montieren (Rth HA= 0.09K/W,
Kühlaggregat von Fischer). Isolation etc ist kein Problem.
Die Literatur die ich hier habe geht von einem Halbleiter
auf einem Kühlblech aus, das übliche Tj=(Rth JC + Rth CH +
Rth HA) * P + Tamb
(Rth CH ca. 0.05K/W)
Oft wird der Vergleich Verlustleistung = Stromquelle gemacht.
Daher habe ich geschlossen, dass ich die JC und CH Zweige samt
Quelle parallelschalte. Wird im Tietze-Schenk auch kurz angedeutet.
Die Widerstaende verheizen deutlich weniger Leistung als die MOSFETs,
bleiben also auch deutlich kühler. Demnach müsste das Kühlblech
doch die Widerstände aufheizen?
Rechne ich 588W * 0.09K/W komme ich auf 53K, damit würde das
Kühlblech
wärmer als die MOSFET-Gehäuse?

Irgendwo muss da ein großer Denkfehler sein. Nur wo?
Über einen Literaturtip oder eine Erleuchtung wäre ich dankbar.
Ich denke, dass ich auch dafür sorgen muss, die Verlustleistung
gleichmässig auf die Fläche zu verteilen.
Genauere Informationen dürfte man vermutlich nur mit FE-Simulation
erhalten? Mir würde eine "Faustformel" schon ausreichen.

Grüße,
Andre

"Andre Grosse Bley" <grossagk@rz.ruhr-uni-bochum.de> schrieb im
Newsbeitrag
news:caiemc$n0g$1@sunu789.rz.ruhr-uni-bochum.de...
> Hallo NG,
>
> ich habe hier ein Problem, bei dem ich nicht weiter komme.
> Ich muss drei MOSFETs (Ptot = 182W, Rth JC=0.26K/W) und drei
> Widerstände (Ptot = 14W, Rth JC=0.70K/W)
> auf ein gemeinsames Kühlblech montieren (Rth HA= 0.09K/W,
> Kühlaggregat von Fischer). Isolation etc ist kein Problem.
> Die Literatur die ich hier habe geht von einem Halbleiter
> auf einem Kühlblech aus, das übliche Tj=(Rth JC + Rth CH +
> Rth HA) * P + Tamb
> (Rth CH ca. 0.05K/W)
> Oft wird der Vergleich Verlustleistung = Stromquelle gemacht.
> Daher habe ich geschlossen, dass ich die JC und CH Zweige samt
> Quelle parallelschalte. Wird im Tietze-Schenk auch kurz angedeutet.
> Die Widerstaende verheizen deutlich weniger Leistung als die MOSFETs,
> bleiben also auch deutlich kühler. Demnach müsste das
Kühlblech
> doch die Widerstände aufheizen?
> Rechne ich 588W * 0.09K/W komme ich auf 53K, damit würde das
Kühlblech
> wärmer als die MOSFET-Gehäuse?

Hallo Andre,
das ist schon mal die halbe Miete.
Damit weißt du jetzt, daß deine Kühlkörpertemperatur
53Grad über der
Umgebungstemperatur(Tamb) liegt.
Diesen Wert mußt du jetzt bei den Bauteilen hinzuzählen.
Schließlich
sitzen die ja auf dem heißen Kühlblech.

Heatsink: Ths = Tamb + 588W*0.09K/W = Tamb + 53K

Mosfet: Tj = Tamb + 53K + Pmosfet*(Rthjc+Rthch)
Widerstand: Tr = Tamb + 53K + Pwiderstand*Rth

Gruß
Helmut

Helmut Sennewald schrieb:

> Damit weißt du jetzt, daß deine Kühlkörpertemperatur
53Grad über der
> Umgebungstemperatur(Tamb) liegt.
> Diesen Wert mußt du jetzt bei den Bauteilen hinzuzählen.
Schließlich
> sitzen die ja auf dem heißen Kühlblech.
>
> Heatsink: Ths = Tamb + 588W*0.09K/W = Tamb + 53K
>
> Mosfet: Tj = Tamb + 53K + Pmosfet*(Rthjc+Rthch)
> Widerstand: Tr = Tamb + 53K + Pwiderstand*Rth

Und mit diesen Werten gehst Du in die Deratingkurve der Transistoren
bzw. Widerstaende und siehst, welche Verlustleistung Du ihnen bei dieser
Tj bzw. Tr zumuten kannst. Ist diese zumutbare Verlustleistung kleiner
als Deine vorauszusehenden/gewuenschten 182 bzw. 14 Watt, dann musst Du
einen besseren Kuehlkoerper auswaehlen, und neu rechnen. -->
Schrittweise annaehern.

Viel Erfolg.

Wolfgang

Moin Günther,

>Wegen dieses lateralen Wärmewiderstandes sind Kühlkörper
(zumindest
>solche für Konvektionskühlung) effizienter, wenn die
abzuführende
>Leistung nicht von einem einzelnen Transistor/Widerstand/etc.
>eingebracht wird, sondern von mehreren.

Genau da steckt ja die Crux. Bei allen Fundstellen wird bei der Angabe
des Wärmewiderstands eines Kühlblechs oder Kühlkörpers von
genau einer
Heizquelle ausgegangen. Die Frage ist nun, wie weit sich die Effizienz
eines gegebenen Kühlaggregats verbessert, wenn zwei oder mehrere
Transistoren drauf montiert sind und heizen. Die einzige Quelle, die
ich in dem Zusammenhang gefunden habe (ein uraltes
Schaltungspraxisheft von Franzis ;-)) zeigt eine kleine Grafik, nach
der sich bei Verwendung zweier Transistoren der Wärmewiderstand um ca.
20-40% verbessert. Was ja auch in etwa den Praxiserfahrungen
entspricht. Hab das Bild mal hier zum Anschauen abgelegt:

www.smial.prima.de/pix/waermeverteilung.jpg

Googelt man weiter nach dem Problem, landet man immer bei FloTherm -
anscheinend ein teurer Spaß.

Rainer

--
"Immerhin sind im aktuellen Linux-Kernel etwas über 7000 GOTOs"
"19 sind von mir ;-)"
(H. Milz und G. Acher in de.sci.electronics)

G

Andre Grosse Bley schrieb:
> "Wärmestrom" durch Rth HA ist natürlich die Summe
aller
> Einzelströme.

Zum Nachlesen hab ich zwischenzeitlich was dazu gefunden:

Auf Seite
http://www.fischerelektronik.de/download/download fr.htm
Im Katalog "A Gruppe.zip" auf den ersten paar Seiten gibt es u.a.
eine
Beispielrechnung fuer mehrere Waermequellen.

Gruss,

Wolfgang