Hvor mye varme klarer disse kjølerene?

[el_mariachi]

Hvor mye klarer en slik kjøler?
De jeg har er "SK 159" som er 150mm lange(eller høye montert i kabinett). Se bildet for data.

All hjelp mottas med takk.

Edit: Leste gjennom flere tråder på diyaudio i helgen men ble ikke så mye klokere.

 

[Midas]

Slik jeg leser diagrammet til høyre, så har kjøleribba du nevner en termisk resistans på ca 0,19 K/W når det ikke er forsert luftstrøm. Dvs ribba blir 0,19 grader varmere for hver watt du avsetter i den.

Hvor mye varme er mer bestemt av hvor høy temperatur transistorene tåler enn av hvor mye selve ribbene tåler. Og så er det jo et moment om du ønsker/eller tillater at ribbene blir veldig varme ut fra et berørings/sikkerhetsspørsmål.

 

[el_mariachi]

Slik jeg leser diagrammet til høyre, så har kjøleribba du nevner en termisk resistans på ca 0,19 K/W når det ikke er forsert luftstrøm. Dvs ribba blir 0,19 grader varmere for hver watt du avsetter i den.

Hvor mye varme er mer bestemt av hvor høy temperatur transistorene tåler enn av hvor mye selve ribbene tåler. Og så er det jo et moment om du ønsker/eller tillater at ribbene blir veldig varme ut fra et berørings/sikkerhetsspørsmål.

Hvis vi går ut fra et rundt tall, 100w påført varme fra transistorer, vil det si at kjøleren får en temp på 19 grader C pluss romtemperatur? 25+19=46C

Og må det legges til en faktor for overføringen mellom transistor og ribbe.

 

[Midas]

Slik jeg leser diagrammet til høyre, så har kjøleribba du nevner en termisk resistans på ca 0,19 K/W når det ikke er forsert luftstrøm. Dvs ribba blir 0,19 grader varmere for hver watt du avsetter i den.

Hvor mye varme er mer bestemt av hvor høy temperatur transistorene tåler enn av hvor mye selve ribbene tåler. Og så er det jo et moment om du ønsker/eller tillater at ribbene blir veldig varme ut fra et berørings/sikkerhetsspørsmål.

Når du sier 0.19 grader pr.watt, er det Kelvin eller Celsius?

Hvis vi går ut fra et rundt tall, 100w påført varme fra transistorer, vil det si at kjøleren får en temp på 19 grader C pluss romtemperatur? 25+19=46C

Kelvin og Celsius er det samme når vi snakker om en endring i temperatur.

Det er korrekt, men transistorene dine vil holde høyere temperatur. Og du må sjekke om det tåler det ut fra data på transistor og isolasjonskiva som brukes på transistoren

Regnestykket er noe sånt som dette:

Eksempel: Transistor har Tjmax, max junction temperature på 125 oC. Den har en termisk resistans junction-case på Rth j-c 1 K/W. Deretter har du også en isolasjonskive. La oss si at den har en termisk resistans på 0,5 K/W.

Det betyr at når kjøleribba holder 46oC, vil transistoren holde, 1+0,5 K/W * 100W + 46oC = 196oC, som er for varmt for transistoren!

 

[Asbjørn]

I prinsippet blir kjølefinnen 0,19 grader varmere pr tilført watt, og 100 W tilført gir en finnetemperatur lik romtemperatur + 0,19 x 100 grader. Men i tillegg vil du ha en termisk motstand fra transistorene til kjølefinnen, inkludert innkapslingen på transistoren selv, og hvis luftstrømningen rundt finnen ikke er optimal vil du også få en termisk resistans mellom den og luften i rommet. Du får en seriekobling av termiske resistanser mellom den aktive delen av transistoren og luften i rommet i tillegg til de 0,19 K/W. Som Midas sier må du dimensjonere mot to kriterier, både hvor høy temperatur transistorene tåler før de tar kvelden og hvor varme kjølefinnene får lov til å bli før det er en berøringsfare. Det er verdt å lese litt mer om hvordan dette beregnes. En gjennomgang er her: http://www.ti.com.cn/cn/lit/an/slva462/slva462.pdf

Databladene på chipamps som LM3886 inneholder også en del om dette. En annen side som tar det litt pedagogisk er denne: LM3886 chip power amplifier thermal design.

(Edit: Midas kom meg i forkjøpet, men linkene kan likevel være nyttige.)

 

[Midas]

Det var et viktig poeng i LM3886 artikkelen Asbjørn peker på: At de fleste kjøleribbeleveandører oppgir termisk motstand med en delta på 75K. For audiobruk tillater man sjelden så høye temperaturer på ribba. Artikkelen nevner overflatetemp på 50-60 grader som greit, og mer skal man være forsiktig med. Da må man kompensere termisk resistanse på kjøleribba fordi kjøleribba er ikke like god med mindre forskjell i temperatur, her var faktor 1.257 valgt (nevner ikke hvorfra).

 

[gwikse]

Det ser ut som dere har dekket det meste , men vil også nevne en ting som står i innlegget ditt el_mariachi; Du sier inne i kassen. Hva mener du med det? Jeg unngår alltid å plassere noe rundt en kjølefinne. Den skal være åpen mot omgivelser i alle kanter. Det er en grunn til at de fleste klasse a amper har kjølefinnene eksternt. I praksis får du da en ekstra termisk resistans (mellom romtep og chassistemp) og effektiviteten av kjøling synker med høyere temperatur. For meg høres dette prosjektet dødfødt ut med den kjøleløsningen. Ihvertfall dersom du plasserer den innvendig i ett chassis.

 

[el_mariachi]

Takker for svar, kommer tilbake med fler mer eller mindre inteligente spørsmål når jeg har lest litt.

 

[Midas]

Det ser ut som dere har dekket det meste , men vil også nevne en ting som står i innlegget ditt el_mariachi; Du sier inne i kassen. Hva mener du med det? Jeg unngår alltid å plassere noe rundt en kjølefinne. Den skal være åpen mot omgivelser i alle kanter. Det er en grunn til at de fleste klasse a amper har kjølefinnene eksternt. I praksis får du da en ekstra termisk resistans (mellom romtep og chassistemp) og effektiviteten av kjøling synker med høyere temperatur. For meg høres dette prosjektet dødfødt ut med den kjøleløsningen. Ihvertfall dersom du plasserer den innvendig i ett chassis.

Jeg? Mente du når jeg snakket om junction-case? Det et begrep som omtaler fra silisiumen i transistoren (junction) til utsiden av pakken av transistoren, ikke montert kasse.

Du har forøvrig rett når det gjelder innpakking/innkledning av kjøleribbe. Det reduserer kapasiteten å pakke noe inn. Friluft er desidert best. Merk også i kurvene i førsteinnlegget, at kjølekapasiteten på ribber mer enn dobler seg ved forsert luftstrøm. Det er en svært effektiv måte å kvitte seg med varme. (Enda bedre er væskekjøling.) Derfor har jeg sett en del stillegående 140 mm PC-vifter brukt i audiodesign eller i innkledde mediarack fordi det er veldig effektivt.

Men så har vi gamlelærdommen da: Dess varmere transistoren er, dess mer linær er den rundt et arbeidspunkt. Dette utnyttes i klasse A forsterkere, hvor øvelsen stort sett dreier seg om hvor mye tomgangsstrøm den tåler/du tør å kjøre i transistorene. Så det er ikke alltid på død og liv et poeng å gjøre alt så kaldt som mulig.

 

[el_mariachi]

Det ser ut som dere har dekket det meste , men vil også nevne en ting som står i innlegget ditt el_mariachi; Du sier inne i kassen. Hva mener du med det? Jeg unngår alltid å plassere noe rundt en kjølefinne. Den skal være åpen mot omgivelser i alle kanter. Det er en grunn til at de fleste klasse a amper har kjølefinnene eksternt. I praksis får du da en ekstra termisk resistans (mellom romtep og chassistemp) og effektiviteten av kjøling synker med høyere temperatur. For meg høres dette prosjektet dødfødt ut med den kjøleløsningen. Ihvertfall dersom du plasserer den innvendig i ett chassis.

Det med plasseringen var dumt formulert, det jeg ment var bare at "lengden" på ribben 150mm er den høyden den får montert, stående.( enda dummere formulert)
Skal selvfølgelig plassere de utenpå kabinettet.

 

[gwikse]

Nei, jeg refererte til første innlegget.

.....De jeg har er "SK 159" som er 150mm lange(eller høye montert i kabinett). Se bildet for data.
...

Jeg har endel erfaring med kjøling av diverse produkter. Fra å ha jobbet som tekniker i en dataforretning. Og jeg har noen år på baken i hifi bransjen så jeg vet at disse to tilfellene er svært like på noen områder, og forskjellig på andre. Har hittil ikke vannkjølt en amp, men tanken har slått meg ja

 

[el_mariachi]

Så, det blir veldig mye å ta hensyn til her skjønner jeg. De linkene ble litt mer enn jeg kan fordøye på så kort tid.

Kan vi ta et helt konkret eksempel kanskje?

Hvis vi tar en IRFP-244 med Rth JC på Max 0,83 K/W
Og en skive de selger på DIYaudio som heter Keratherm som skal ha en Rth på 0,09 K/W.

Blir da regnestykket slik?
(RthJC) 0,83K/W + Skive 0,09K/W x 100W + 46 C = 138C

La ved databladene på skive og transistor.

Er forresten Tjmax det samme som RthJA (Maximum Junction-to-Ambient)?

 

[Midas]

Jeg ser at IRFP244 spesifiserer Junction-to-case på max 0.83 K/W, men også en case-to-sink (flat, greased) på 0.24 K/W. Litt usikker på hvordan man skal forholde seg til siste når man har skive i tillegg, men hvis man tar et konservativt ståsted:

( 0.83 K/W + 0.24 K/W + 0.09 K/W + 0.19K/W * 1.257 ) * 100W + 25oC = 165 oC

Som er for varmt, siden IRFP244 tåler max junction temperature på 150 oC.

Eller løst motsatt vei: Ved 25oC omgivelsestemperatur kan man avsette max. 89W i transistoren.

Skal du ha bare én transistor på kjøleribba? For du må ta hensyn til flere transistorer i regnestykket. Som i eksempelet over, så kan ikke 1 transistor avsette 100W i ribba, men det vil gå fint med to transistoren som tar 50W hver.

 

[Asbjørn]

Hvis man skal finregne er det også en derating-faktor for hvor på kjøleribba transistoren(e) er plassert.

En link til, kanskje lettere tilgjengelig: ESP - Heatsink design and transistor mounting

Også verdt å forstå eksemplene her: http://www.ti.com/lit/an/snaa021b/snaa021b.pdf

 

[el_mariachi]

Jeg ser at IRFP244 spesifiserer Junction-to-case på max 0.83 K/W, men også en case-to-sink (flat, greased) på 0.24 K/W. Litt usikker på hvordan man skal forholde seg til siste når man har skive i tillegg, men hvis man tar et konservativt ståsted:

( 0.83 K/W + 0.24 K/W + 0.09 K/W + 0.19K/W * 1.257 ) * 100W + 25oC = 165 oC

Som er for varmt, siden IRFP244 tåler max junction temperature på 150 oC.

Eller løst motsatt vei: Ved 25oC omgivelsestemperatur kan man avsette max. 89W i transistoren.

Skal du ha bare én transistor på kjøleribba? For du må ta hensyn til flere transistorer i regnestykket. Som i eksempelet over, så kan ikke 1 transistor avsette 100W i ribba, men det vil gå fint med to transistoren som tar 50W hver.

Mulig jeg stirrer meg helt blind her, men jeg får ikke samme svar på regnestykket.

Situasjonen er at i hyllevarmeravdelingen har jeg ikke mindre enn 48 matchede irfp244 og disse kjølerene(4stk) ++ og prøver å finne et eller annet å bruke de til.

Prøver derfor å finne ut hvordan dette egentlig fungerer så jeg bedre kan se hvilke alternativer jeg kan tenke på.

 

[Midas]

0.83 K/W transistor Junction-to-case + 0.24 K/W case-to-sink (i transistor datablad) + 0.09 K/W skive + ( 0.19 K/W ribbe * 1.257 de-rate for mindre temperaturforskjell enn 70 grader) = 1.399 K/W totalt

1.399 K/W * 100W + 25oC = 165 oC

Det jeg ikke nevnte i forrige innlegg, var at jeg tok inn en reduksjonsfaktor på 1.257 på kjøleribbas evne til å kjøle basert på det ene innlegget fra Asbjørn. Var dette forståelig?

Dette er bare grovregning og tommel i været. Man må sjekke ting som derate for temperatur i selve komponenten, slik Asbjørn påpeker.

 

[el_mariachi]

0.83 K/W transistor Junction-to-case + 0.24 K/W case-to-sink (i transistor datablad) + 0.09 K/W skive + ( 0.19 K/W ribbe * 1.257 de-rate for mindre temperaturforskjell enn 70 grader) = 1.399 K/W totalt

1.399 K/W * 100W + 25oC = 165 oC

Det jeg ikke nevnte i forrige innlegg, var at jeg tok inn en reduksjonsfaktor på 1.257 på kjøleribbas evne til å kjøle basert på det ene innlegget fra Asbjørn. Var dette forståelig?

Dette er bare grovregning og tommel i været. Man må sjekke ting som derate for temperatur i selve komponenten, slik Asbjørn påpeker.

Ja nå nå får jeg det til å stemme, jeg regnet med derate på alt, ikke bare kjøleren.

Vanskelig å finne noe å sammenligne med i og med at de som bygger Pass o.l på DIYaudio stort sett er opptatt av overflatemål i tillegg til at det er dårlig med data på de fra heatsinkusa osv. som de fleste bruker.

 

[el_mariachi]

Hvis man skal finregne er det også en derating-faktor for hvor på kjøleribba transistoren(e) er plassert.

En link til, kanskje lettere tilgjengelig: ESP - Heatsink design and transistor mounting

Også verdt å forstå eksemplene her: http://www.ti.com/lit/an/snaa021b/snaa021b.pdf

Har vært innom ESP og lest tidligere men i og med at det er enklest å kjøpte pcb ferdig blir jo plasseringen litt låst i en retning iallefall.

Skal se litt nærmere på den ti.com bladet.