Расчёт радиаторов для транзисторов и микросхем. Онлайн калькулятор теплоотводов.
— На кой хрен козе баян? Она и так весёлая … — живо интересовались удмуртские радиолюбители, разглядывая диковинный
теплоотвод, установленный на лампу выходного каскада.
— Только для игры на баяне, козе баян и нужен, на какой же ещё? — гордо отвечал владелец теплоотвода, весьма довольный
произведённым на коллег впечатлением.
На самом деле, вакуумным приборам, работающим в штатном режиме, дополнительный отвод тепла не требуется.
А вот мощным транзисторам, микросхемам и всяким диодам, которые толком и на баяне играть не умеют
и, подобно лампам, рассеивать тепловую мощность путём естественной конвекции не научились — подавай принудительный отвод тепла от
кристалла полупроводника. А не подашь, отойдут стройными рядами от мира сего из-за перегрева и последующего разрушения этого самого
рабочего кристалла.
Так вот, для обеспечения эффективного отвода тепла от силового элемента и применяют теплоотводы (радиаторы).
Полный расчёт радиатора — вещь кропотливая. Можно воспользоваться грубым расчётом — для рассеивания 1 ватта тепла, выделяемого полупроводниковым прибором, достаточно использовать площадь теплоотвода, равную 30 квадратным сантиметрам.
Но лучше воспользоваться специальной программой.
Существует формула для расчёта теплового сопротивления теплоотвода:
Q=(T2-T1)/P-Q1-Q2, где
Т2 — максимальная температура кристалла транзистора по справочнику,
Т1 — максимально допустимая температура в коробке с нашим устройством,
P — рассеиваемая на транзисторе мощность,
Q1 — тепловое сопротивление кристалл-корпус по справочнику,
Q2 — тепловое сопротивление корпус-радиатор.
Эта формула непререкаема и не должна вызывать никаких сомнений.
А вот формулы по переводу рассчитанного теплового сопротивления в площадь поверхности радиатора, выуженные из нашей справочной литературы — не вызвали чувства глубокого удовлетворения, в связи с существенным несоответствием получаемых результатов суровой реальности жизни.
Пришлось искать правду в источниках империалистических агрессоров, а конкретно — в рекомендациях по выбору алюминиевых радиаторов американской фирмы Aavid Thermalloy. Информация эта неожиданно обнаружилась в электротехническом справочнике г-на Корякина-Черняка С. Л., за что ему большое человеческое спасибо.
Теперь давайте определимся с терминологией.
S — площадь поверхности радиатора, равная удвоенной суммарной площади основания радиатора и всех площадей рёбер радиатора.
Почему удвоенной? Потому, что и основание, и все рёбра теплоотвода имеют по две поверхности, которыми и излучают тепло
в окружающее пространство.
Q1 — тепловое сопротивление между кристаллом и корпусом силовых элементов обычно приводится в справочнике и обозначается RthJC. Значение этой величины в основном зависит от типа корпуса и у современных транзисторов составляет величину 0,4-1,5 (°С/Вт) или (К/Вт).
Q2 — значение теплового сопротивление корпус-радиатор стремиться к нулю в тех случаях, когда мы прикручиваем транзистор к отполированной поверхности радиатора без изолирующих прокладок, или используем тонкие современные подложки из из оксида алюминия (Al2O3), нитрида алюминия (AlN), или оксида бериллия (BeO). В случае применения слюды значение теплового сопротивления может составлять 0.2-1.5 (°С/Вт), в зависимости от толщины прокладки.
Т2 — максимальная температура кристалла транзистора, обозначается Tjmax и составляет для мощных транзисторов величину 120-175°С.
Т1 — максимально допустимая температура внутри корпуса, в котором находится радиатор, либо максимальная температура окружающей среды, если рёбра радиатора выведены наружу.
ИТАК, РИСУЕМ ТАБЛИЧКУ ДЛЯ РАЧЁТА ПЛОЩАДИ РАДИАТОРА
Мощность, рассеиваемая на транзисторе P (Вт) |
|
Максимальная температура окружающей среды Т1 (°С) | |
Максимальная температура кристалла Т2 (°С) |
|
Тепловое сопротивление кристалл-корпус Q1 (°С/Вт) | |
Тепловое сопротивление корпус-радиатор Q2 (°С/Вт) | |
Скорость воздушного потока от вентилятора V (м/c) | |
Требуемое тепловое сопротивление радиатора Q (°С/Вт) | |
Площадь поверхности радиатора S (см²) | |
Температура радиатора Т3 (°С) |
— Максимальную температуру кристалла Т2 по возможности указываем на 20-30% ниже значения Tjmax, приведённого в
справочнике на полупроводник. Я бы рекомендовал подобрать это значение, исходя из температуры радиатора 60-70 градусов.
— Значение теплового сопротивления кристалл-корпус Q1 RthJC не гадая берём из справочника. Если совсем лень — ставим 1.
— Графу теплового сопротивления корпус-радиатор Q2 можно оставить без внимания, если транзистор сидит на радиаторе без всяких
прокладок, либо используются современные тонкие подложки, сдобренные специальными пастами. Если это не так, ищем в справочнике
параметр теплового сопротивления, на используемый вид подложки, и заносим его в таблицу.
— Так же оставляем в покое графу «скорость воздушного потока от вентилятора», если оный не предусмотрен нашей конструкцией.
А если предусмотрен, надо озадачиться выяснением этой самой величины скорости воздушного потока, омывающего наш теплоотвод.
Если Вы вдруг озадачились рассеиванием на радиаторе слишком высоких мощностей, калькулятор может выдать отрицательные значения. Смотрим формулу и видим — это нормально. Происходит это из-за ненулевого значения теплового сопротивления кристалл-корпус. Тут природу не обманешь — надо либо поднимать значение максимальной температуры кристалла Т2, либо искать транзистор с меньшим тепловым сопротивлением, либо сажать несколько транзисторов в параллель.
Теперь, что касается покупки радиатора по кропотливо рассчитанным нашей таблицей параметрам. Если производитель солидный, можно
воспользоваться приведённым в технической документации значением удельного теплового сопротивления. Параметр этот имеет размерность
дюйм*град/Вт, поэтому для пересчёта его в тепловое сопротивление всего радиатора, нам надо разделить это значение на длину в см.
и умножить на 2,54.
Если этот производитель Kinsten Industrial, или прочий китайский «no trademark» — воздержитесь от доверительных чувств
к указанному в DataSheet параметру теплового сопротивления, а лучше старательно, по приведённым чертежам, просчитайте суммарную
площадь подложки и граней, умножьте полученный результат на 2 и оценивайте возможность применения данной железяки в вашем
устройстве, исходя из общей площади поверхности радиатора.
С этим всё, дальше кусок из умного справочника.
Калькулятор пассивного радиатора
Пассивные радиаторные системы очень похожи по принципу действия на портовые системы. Однако вместо порта в системе пассивного излучателя используется пассивный излучатель (также известный как «дроновый конус»), чтобы расширить низкочастотную характеристику системы. Реакция системы с пассивным излучателем аналогична системе с портами, использующей тот самый водитель. Однако частота среза (-3 дБ) немного выше, а частота среза наклон глубже, в основном из-за наличия «зазубрины» в АЧХ соответствует резонансной частоте пассивного излучателя. Этот вырез обычно находится далеко за пределами полосы пропускания системы и поэтому обычно мало звуковое значение. Чем больше пассивный излучатель, тем ниже резонансная частота пассивного излучателя. (для той же цели F b ), и чем дальше вырез находится за пределами полосы пропускания. Чтобы спроектировать выравнивание пассивного радиатора, начните с простого выравнивания портов, используя этот
драйвер, обеспечивающий нужный размер коробки и частотную характеристику. Затем используйте диаметр
выбранного вами пассивного излучателя в качестве « диаметр порта «. Если он слишком мал, используйте пассивный излучатель большего размера и повторите расчеты. | ||||||
Теперь нам нужно выбрать пассивный излучатель подходящего размера. ВСЕГДА используйте
пассивный излучатель, диаметр которого больше, чем у активного драйвера, так как рабочий объем
пассивного излучателя обычно должно быть в 1,5-2 раза больше, чем у драйвера. Если нет возможности использовать один большой пассивный излучатель, то можно использовать два и более меньшие, и настроить их, вычислив эффективный диаметр из комбинированного площадь радиаторов. Обратите внимание, что эффективный диаметр радиатора приблизительно соответствует диаметр лицевой стороны пассивного излучателя плюс 1/3 окружности . Если не уверены, используйте указанное Sd для этого радиатора, затем используйте следующее уравнение, чтобы определить эффективный радиус:
| ||||||
Расчеты | ||||||
Зона пассивного радиатора: | см 2 | |||||
Масса пассивного излучателя: 9 шт.0029 | грамм | |||||
см дюйм |
Для этого начните с пассивного излучателя с меньшей массой, затем добавьте вес, чтобы сделать
до разницы. Для измерения резонансной частоты пассивного излучателя установите его на открытом воздухе перегородка (например, коробка, в которую он входит, без драйвера на месте), затем удерживайте драйвер, возбуждаемый генератором синусоидальной волны, как можно ближе к пассивному излучателю, затем измените Частота. На частоте резонанса пассивного излучателя вы должны увидеть наибольший пик пиковое отклонение пассивного излучателя. |
© mh-Audio.nl — Отказ от ответственности
Калькулятор размера радиатора. Радиатор какого размера мне нужен?
Майлз Робинсон
Опубликовано 1 мая 2023 г.
Обновлено 2 мая 2023 г.
Размер необходимого радиатора зависит от нескольких факторов, таких как размер комнаты, количество окон, уровень изоляции и желаемая температура. .
При измерении рекомендуется оценить требуемую тепловую мощность в БТЕ (британских тепловых единицах) или ваттах для помещения и выбрать радиатор, который может обеспечить такое количество тепла.
Прежде чем мы перейдем к размерам радиатора, давайте посмотрим, как радиатор работает с центральным отоплением, чтобы вы могли понять, почему мы работаем именно так:
Получите фиксированную цену за 20 секунд
Какое топливо использует ваш котел
Сетевой газ
СНГ
Масло
Сравнить Цитаты >
Как работает радиатор?
В большинстве систем центрального отопления в Великобритании радиаторы используют горячую воду или пар для передачи тепла металлу радиатора, который затем излучает тепловое излучение и нагревает окружающий воздух в комнате.
Это достигается за счет системы центрального отопления, где газовый котел нагревает воду примерно до 60 градусов, которая затем течет по трубам к радиаторам, расположенным по всему дому.
Нагретая вода поступает в радиатор и отдает тепло окружающему воздуху, проходя через внутренние трубы или панели радиатора (это важный момент). Теплый воздух циркулирует по комнате, в то время как более холодный воздух втягивается в радиатор, который, в свою очередь, нагревается, поэтому так важно выбрать радиатор правильного размера.
Как рассчитать размер радиатора
Для расчета тепловой мощности, необходимой для помещения, вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором BTU или проконсультироваться со специалистом по теплотехнике. После того, как у вас есть оценка, вы можете обратиться к руководству по определению размеров радиатора или проконсультироваться со специалистом по отоплению, чтобы выбрать радиатор, который может обеспечить требуемую тепловую мощность.
Стоит отметить, что лучше выбрать радиатор немного большего размера, чем слишком маленький, потому что малогабаритному радиатору придется больше работать, чтобы обогреть помещение, и это может привести к увеличению счетов за электроэнергию. Однако, если у вас есть термостатический радиаторный клапан, это может помочь снизить счета.
Калькулятор размеров радиатора
Чтобы рассчитать размер радиатора, необходимого для вашей комнаты, выполните следующие действия:
- Измерьте длину, ширину и высоту вашей комнаты в метрах. Умножьте эти три числа вместе, чтобы рассчитать объем комнаты в кубических метрах.
- Определите требуемую температуру в помещении. Идеальная температура для гостиной составляет около 21°C, в то время как в спальнях может быть немного прохладнее около 18°C.
- Рассчитайте БТЕ (британские тепловые единицы), необходимые для обогрева помещения, умножив объем помещения в кубических метрах на коэффициент, который зависит от уровня изоляции, количества окон и желаемой температуры. Например, для хорошо изолированной комнаты с окнами с двойным остеклением и желаемой температурой 21°C объем комнаты следует умножить на 50. Если в комнате плохая изоляция или окна с одинарным остеклением, следует использовать более высокий коэффициент. , например 70 или 80.
- Преобразуйте вычисленные БТЕ в ватты, умножив результат на 0,2931, который является коэффициентом преобразования между БТЕ и ваттами.
- Когда у вас есть требуемая тепловая мощность в ваттах, вы можете использовать руководство по размерам радиатора, чтобы выбрать радиатор, который может обеспечить такое количество тепла.
В качестве альтернативы вы можете использовать онлайн-калькулятор размеров радиатора, который учитывает размеры помещения, изоляцию и другие факторы, чтобы порекомендовать радиатор соответствующего размера для ваших нужд.
Я покупаю новый котел, нужно ли покупать новые радиаторы?
Если вы планируете приобрести новый котел, замена радиаторов будет хорошей идеей, только если они старые и неэффективные. Если вы покупаете новый котел с рейтингом А, чтобы снизить счета, то в долгосрочной перспективе может быть выгодно и рентабельно приобрести новые радиаторы.
Когда вы получаете новый котел с Boiler Central, вы можете добавить радиаторы типа 11 или типа 22 до оформления онлайн-заказа.