Trong một trong những dự án hiện tại của tôi, tôi đang sử dụng MC7805 trong gói D2PAK để tạo nguồn cung cấp logic 5 V của tôi từ nguồn cung cấp 24 VDC có sẵn. Dòng điện yêu cầu của mạch là 250 mA. Điều này dẫn đến một sức mạnh tiêu tan của MC7805 của:

$P=(24\ V-5\ V)*230\ mA=4.37\ W$

PCB phải được lắp ráp vào một vỏ nhựa nhỏ với MC7805 bên trong. Sự sắp xếp là như thế này:

Vì vậy, tản nhiệt như ví dụ này là không thể. Ngoài ra, nhà ở có một khối lượng khá nhỏ và sẽ nóng lên.

Cố gắng đầu tiên của tôi để giải quyết vấn đề nhiệt này là thêm vias vào miếng đệm và tạo ra một miếng đệm lộ ra ở phía bên kia của PCB. Như thế này tôi muốn tản nhiệt ở bên ngoài nhà ở. Rõ ràng điều này là không đủ vì bảo vệ quá tải nhiệt của MC7805 đã khởi động sau khoảng một phút.

Vì vậy, tôi đã thêm một tản nhiệt nhỏ vào miếng đệm lộ ra ở mặt sau của PCB và bây giờ nó dường như đang hoạt động (tản nhiệt vẫn còn khá nóng!).

Bên cạnh cách tiếp cận thử và sai của tôi, tôi muốn hiểu thiết kế nhiệt này tốt hơn một chút và tối ưu hóa nó (đến bây giờ tôi không thể nói nhiệt độ của đường giao nhau là bao nhiêu, và do đó tôi không biết điều này sẽ đáng tin cậy đến mức nào ).

Tôi đã đọc một vài câu hỏi khác , nhưng cho đến nay tôi vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng (thậm chí nghĩ về năng lượng như dòng điện, nhiệt độ như điện áp và điện trở như điện trở nhiệt, thiết kế nhiệt luôn làm tôi bối rối ...) _

Vì vậy, liên quan đến thiết kế này, tôi sẽ có một vài câu hỏi:

• Khi sử dụng vias, lớp mạ của xuyên qua đang dẫn nhiệt, trong khi không khí trong lỗ thông qua cách ly ít nhiều. Vì vậy, nếu không được lấp đầy bằng vật hàn, bạn muốn tối đa hóa diện tích đồng của vias để giảm thiểu điện trở nhiệt từ trên xuống dưới. Khi tôi giữ mặt nạ dừng hàn mở, vias nên được phủ bằng chất hàn và được làm đầy trong khi hàn lại dòng chảy. Để giảm thiểu điện trở nhiệt giữa lớp trên cùng và dưới cùng, tôi cho rằng tốt nhất nên có càng nhiều diện tích 'lỗ' càng tốt. Là giả định này phải không?

• Có cách nào "không phức tạp đáng kinh ngạc" để tính toán điện trở nhiệt giữa đường giao nhau và đệm đáy không?

• Nếu không, bằng cách nào đó tôi có thể đo điện trở nhiệt này (bằng cảm biến nhiệt độ?

• Vì lớp đệm trên cùng và vỏ của D2PAK cũng sẽ tản nhiệt. Tôi có thể ( theo cách tương tự điện trở ) đặt chúng song song không? Mạng điện trở nhiệt cho hệ thống này sẽ như thế nào?

Tôi muốn tiếp tục tối ưu hóa thiết kế nhiệt này.

Tôi không thể tăng kích thước của nhà ở và PCB.

Tôi không thể thêm một fan hâm mộ.

Tôi không thể tăng kích thước của lớp trên cùng.

Tôi đã tăng kích thước của miếng đệm dưới lên tối đa có thể là 20 mm x 20 mm (hình trên có đề cập đến cả hai miếng đệm là 15 mm x 15 mm.

• Bạn có thấy những điều nữa tôi có thể tối ưu hóa?

Ok, đầu tiên tôi sẽ cố gắng đưa ra một mồi tốt đẹp về kỹ thuật nhiệt, vì bạn nói rằng bạn muốn có một cách xử lý tốt hơn về nó. Nghe có vẻ như bạn đang ở thời điểm mà bạn hiểu các thuật ngữ, đã thấy một số phép toán, nhưng một sự hiểu biết trực quan thực sự vẫn chưa phát triển, đó là 'Ah hah!' Khoảnh khắc với bóng đèn sắp tắt chưa xảy ra. Đó là một điểm rất bực bội! Đừng lo lắng, bạn sẽ nhận được nó nếu bạn giữ nó.

Phần quan trọng nhất về công cụ nhiệt:

1. Nó chính xác như điện một chiều. Vì vậy, hãy sử dụng luật ohm.

Dòng nhiệt cũng giống như dòng chảy hiện tại, chỉ có điều là không có "trở lại", nhiệt luôn luôn luôn chảy từ tiềm năng cao hơn đến tiềm năng thấp hơn. Tiềm năng là năng lượng nhiệt, trong trường hợp này. Sức mạnh là hiện tại của chúng tôi. Và, thuận tiện, kháng nhiệt là ... kháng.

Nếu không, nó hoàn toàn giống nhau. Watts là amps của bạn, hiện tại của bạn. Và thực sự, điều này có ý nghĩa, vì nhiều watt hơn có nghĩa là lưu lượng nhiệt nhiều hơn, phải không? Và cũng giống như điện áp, nhiệt độ ở đây là tương đối. Chúng tôi không nói về nhiệt độ tuyệt đối tại bất kỳ điểm nào, mà chỉ nói về sự khác biệt nhiệt độ, hoặc sự khác biệt tiềm năng, giữa các sự vật. Vì vậy, khi chúng ta nói rằng có một tiềm năng nhiệt độ 10 ° C, điều đó có nghĩa đơn giản là một thứ nóng hơn 10 ° C so với những thứ khác mà chúng ta đang nói đến. Nhiệt độ môi trường xung quanh là "mặt đất" của chúng ta. Vì vậy, để dịch tất cả điều này thành nhiệt độ tuyệt đối thực, bạn chỉ cần thêm nó lên trên bất kể nhiệt độ môi trường là bao nhiêu.

Những thứ như LM7805 của bạn tạo ra nhiệt được mô hình hóa hoàn hảo như các nguồn hiện tại không đổi. Bởi vì năng lượng là dòng điện và nó hoạt động như một thiết bị năng lượng không đổi, liên tục tạo ra nhiệt 4,4W, do đó, nó giống như một nguồn dòng không đổi tạo ra 4.4A. Cũng giống như các nguồn dòng không đổi, một nguồn năng lượng không đổi sẽ làm tăng nhiệt độ (như điện áp của nguồn dòng không đổi) cao đến mức cần thiết để duy trì dòng điện / công suất. Và những gì xác định hiện tại sẽ chảy? Cách nhiệt!

1 ohm thực sự nói rằng bạn sẽ cần 1 volt chênh lệch tiềm năng để đẩy 1A qua nó. Tương tự như vậy, trong khi các đơn vị là sôi nổi (° C / W), khả năng chịu nhiệt cũng nói như vậy. 1 ° C / W giống như một. Bạn sẽ cần chênh lệch nhiệt độ 1 ° C để đẩy 1 watt 'dòng điện' qua điện trở đó.

Vẫn còn tốt hơn, những thứ như giảm điện áp, mạch nhiệt song song hoặc loạt, tất cả đều giống nhau. Nếu điện trở nhiệt chỉ là một phần của tổng điện trở nhiệt lớn hơn dọc theo đường dẫn nhiệt của bạn ('mạch'), thì bạn có thể tìm thấy 'giảm điện áp' (tăng nhiệt độ) trên bất kỳ điện trở nhiệt nào giống như cách bạn tìm thấy điện áp rơi trên một điện trở. Bạn có thể thêm chúng cho loạt, 1 / (1 / R1 .... 1 / Rn) giống như bạn làm cho các điện trở song song. Tất cả đều hoạt động và không có ngoại lệ.

2. Nhưng cần có thời gian để mọi thứ trở nên nóng bỏng!

Luật của Ohm không thực sự là luật, nhưng ban đầu là một mô hình biểu tượng, và sau đó nhận ra đó chỉ là giới hạn DC của luật Kirchoff. Nói cách khác, định luật ohm chỉ hoạt động đối với các mạch trạng thái ổn định. Điều này cũng đúng với thermals. Tất cả những gì tôi viết ở trên chỉ có giá trị khi một hệ thống đã đạt đến trạng thái cân bằng. Điều đó có nghĩa là bạn đã để mọi thứ tiêu tán năng lượng (nguồn năng lượng 'hiện tại' không đổi của chúng tôi) làm điều đó trong một thời gian và do đó, mọi thứ đã đạt đến nhiệt độ cố định và chỉ bằng cách tăng hoặc giảm năng lượng, nhiệt độ tương đối sẽ thay đổi.

Điều này thường không mất quá nhiều thời gian, nhưng nó cũng không tức thời. Chúng ta có thể thấy điều này khá rõ ràng đơn giản vì mọi thứ cần có thời gian để làm nóng. Điều này có thể được mô hình như điện dung nhiệt. Về cơ bản, họ sẽ mất thời gian để 'sạc' và bạn sẽ thấy chênh lệch nhiệt độ lớn giữa vật nóng và vật lạnh, cho đến khi chúng đạt đến trạng thái cân bằng. Bạn có thể nghĩ về hầu hết các vật thể như ít nhất hai điện trở nối tiếp (cho một điểm tiếp xúc nhiệt và điểm kia. Chẳng hạn, trên cùng và dưới cùng của miếng đệm của bạn) với một tụ điện ở giữa. Điều này không đặc biệt có liên quan hoặc hữu ích trong tình huống này, nơi tất cả những gì chúng ta quan tâm là trạng thái ổn định, nhưng tôi nghĩ tôi muốn đề cập đến nó cho đầy đủ.

3. Thực tiễn

Nếu chúng ta đang cân bằng nhiệt với dòng điện, thì tất cả cũng chảy ở đâu? Nó đang chảy vào môi trường. Đối với tất cả ý định và mục đích, chúng ta thường có thể nghĩ về môi trường như một tản nhiệt vô hạn, khổng lồ sẽ duy trì nhiệt độ cố định cho dù chúng ta có đẩy vào đó bao nhiêu watt. Tất nhiên, điều này không hoàn toàn đúng, các phòng có thể nóng, một máy tính chắc chắn có thể làm nóng phòng. Nhưng trong trường hợp 5W, nó vẫn ổn.

Khả năng chịu nhiệt của mối nối với vỏ, sau đó là lớp đệm, lớp đệm ở phía bên kia của pcb, lớp đệm phía dưới để tản nhiệt, và cuối cùng, tản nhiệt với không khí, tạo thành mạch nhiệt tổng của chúng tôi và tất cả các điện trở nhiệt được thêm vào lên là sức đề kháng nhiệt thực sự của chúng tôi. Những biểu đồ mà bạn đang xem, những biểu đồ đó đang xem xét các điện trở của chỉ một phần của hệ thống, KHÔNG phải là toàn bộ hệ thống. Từ những biểu đồ đó, bạn sẽ nghĩ rằng một hình vuông bằng đồng có thể tiêu tan một watt và chỉ tăng 50 ° C. Điều này chỉ đúng nếu bảng mạch là huyền diệu và vô cùng lớn và sẽ không bao giờ ấm lên. Nút giao trong câu hỏi sẽ nóng hơn 50 ° so với bảng mạch, nhưng điều đó không hữu ích nếu bạn làm nóng bảng mạch đến 200 ° C. Bạn đã vượt quá nhiệt độ hoạt động.

Một thực tế đáng tiếc là sự đối lưu tự nhiên là khá khủng khiếp ở những thứ làm mát. Tản nhiệt có nhiều diện tích bề mặt để tăng khả năng làm mát đối lưu và thường được anốt hóa màu đen để tăng khả năng làm mát bức xạ (các vật thể đen tỏa nhiệt nhiều nhất, trong khi các vật thể sáng bóng / phản xạ tỏa ra gần như không có. Giống như ăng-ten, truyền tốt giúp nó hoạt động tốt khi nhận được, và đó là lý do tại sao những thứ tối hơn đến đen trở nên nóng bỏng dưới ánh mặt trời và những thứ sáng bóng hầu như không bị nóng chút nào. Nó hoạt động cả hai cách). Nhưng bạn sẽ thấy rằng hầu hết các tản nhiệt đều có khả năng chịu nhiệt khá cao để đối lưu tự nhiên. Kiểm tra bảng dữ liệu, thông thường các điện trở nhiệt của tản nhiệt là các giá trị cho một luồng không khí CFPM tối thiểu nhất định trên tản nhiệt. Nói cách khác, khi có quạt thổi không khí. Đối lưu tự nhiên sẽ nhiều kém hơn trong hiệu suất nhiệt.

Giữ các điện trở nhiệt giữa ngã ba và tản nhiệt là tương đối dễ dàng. Các mối nối hàn có khả năng chịu nhiệt không đáng kể (mặc dù bản thân vật hàn không phải là chất dẫn nhiệt rất tốt, ít nhất là so với đồng) và đồng chỉ đứng sau bạc (trong số ít nhất là các vật liệu thông thường, không kỳ lạ. Kim cương, graphene, v.v. dẫn nhiệt nhiều hơn nhưng cũng không có sẵn trên Digikey). Ngay cả chất nền lớp sợi của bảng mạch cũng không hoàn toàn khủng khiếp khi dẫn nhiệt. Nó không tốt, nhưng nó cũng không tệ.

Phần cứng thực sự là tản nhiệt ra môi trường. Đó luôn là điểm nghẹt thở. Và tại sao kỹ thuật là khó khăn. Cá nhân, tôi thiết kế bộ chuyển đổi DC / DC công suất cao (trong số những thứ khác). Hiệu quả dừng lại là một cái gì đó bạn muốn, và trở thành một cái gì đó bạn CẦN. Bạn CẦN% hiệu quả để làm cho bộ chuyển đổi DC / DC nhỏ như cần thiết, bởi vì đơn giản là nó sẽ không thể làm giảm nhiệt thải thêm. Tại thời điểm này, điện trở nhiệt của các thành phần riêng lẻ là vô nghĩa, và tất cả chúng đều được gắn chặt với nhau trên một tấm đồng. Toàn bộ mô-đun sẽ nóng lên cho đến khi đạt đến trạng thái cân bằng. Về mặt lý thuyết, không có thành phần riêng lẻ nào có đủ khả năng chịu nhiệt để quá nhiệt, nhưng toàn bộ bảng như một vật thể khối có thể nóng lên cho đến khi nó tự tắt nếu nó có thể '

Và, như tôi đã nói trước đó, đối lưu tự nhiên thực sự rất khủng khiếp trong việc làm mát mọi thứ. Nó cũng chủ yếu là một chức năng của diện tích bề mặt. Vì vậy, một tấm đồng và một bảng mạch có cùng diện tích mạch sẽ có điện trở nhiệt rất giống với môi trường. Đồng sẽ làm cho nhiệt đồng đều hơn trong toàn bộ nó, nhưng nó sẽ không thể tỏa ra nhiều watt hơn sợi thủy tinh.

Nó đi xuống diện tích bề mặt. Và những con số không tốt. 1 cm ^ c đại diện cho khoảng 1000 ° C / W của điện trở nhiệt. Vì vậy, một bảng mạch tương đối lớn có kích thước 100mm x 50 mm sẽ là 50 ô vuông, mỗi ô vuông một cm và mỗi điện trở nhiệt song song 1000 ° C / W. Vì vậy, bảng này có sức đề kháng với môi trường xung quanh 20 ° C / W. Vì vậy, trong trường hợp của bạn là 4,4W, bạn sẽ không gặp vấn đề gì với bảng, kích thước miếng đệm, vias nhiệt, bất kỳ thứ gì trong số đó. 4,4W sẽ làm nóng tấm ván đó lên khoảng 88 ° C so với môi trường xung quanh. Và không có xung quanh nó.

Những gì tản nhiệt làm là gấp rất nhiều diện tích bề mặt thành một thể tích nhỏ, và vì vậy sử dụng một cái sẽ làm giảm sức cản nhiệt tổng thể và mọi thứ sẽ bớt nóng hơn. Nhưng tất cả sẽ ấm lên. Thiết kế nhiệt tốt cũng giống như việc định hướng nơi nhiệt truyền đi khi nó loại bỏ nó khỏi vật dụng của bạn.

Bạn đã thực hiện một công việc khá tốt với thiết lập tản nhiệt và bao vây của bạn. Nhưng, bạn lo ngại về những điều sai trái. Không có cách nào đơn giản để tính toán độ bền nhiệt của pad thông qua pcb, nhưng chỉ mất khoảng 17% diện tích của pad dành riêng cho vias trước khi bạn gặp khó khăn khi trả về. Thông thường sử dụng vias 0,3mm với khoảng cách 1mm và đổ đầy miếng đệm nhiệt như thế sẽ mang lại cho bạn hiệu quả như bạn sẽ nhận được. Chỉ cần làm điều đó, và bạn sẽ không có lý do để lo lắng về giá trị thực tế. Bạn quan tâm đến toàn bộ hệ thống, không phải một ngã ba.

Bạn đã có một vấn đề trong đó điện trở nhiệt từ đường giao nhau cụ thể đến bảng mạch lớn hơn và các bề mặt sẽ tỏa nhiệt ra môi trường quá cao, do đó thành phần quá nóng. Hoặc nhiệt không thể tỏa ra phần còn lại của bề mặt tiêu tan đủ nhanh, hoặc có thể, nhưng không đủ bề mặt để tiêu tan nó vào môi trường đủ nhanh. Bạn đã giải quyết cả hai khả năng bằng cách đưa một đường dẫn nhiệt trở kháng thấp từ LM7805 đến tản nhiệt, bản thân nó cung cấp nhiều diện tích bề mặt hơn và nhiều nơi để nhiệt thoát ra.

Vỏ bọc, bảng mạch, vv tất nhiên sẽ vẫn ấm lên. Giống như dòng điện, nó đi theo tất cả các đường dẫn tỷ lệ thuận với điện trở. Bằng cách cung cấp ít điện trở hơn, LM7805 như một nguồn 'dòng điện' không cần quá nóng và các đường dẫn khác đang phân chia công suất ('dòng điện') giữa chúng và đường điện trở thấp nhất (tản nhiệt) sẽ có tỷ lệ tương ứng nóng hơn. Bạn đang giữ mọi thứ khác ở nhiệt độ thấp hơn bằng cách cung cấp một đường dẫn nhiệt ưu tiên thông qua tản nhiệt. Nhưng mọi thứ khác vẫn sẽ giúp ích, và vẫn sẽ ấm lên, ở mức độ lớn hơn hoặc thấp hơn.

Vì vậy, để trả lời các câu hỏi về điểm đạn cụ thể của bạn: Bạn không cần phải đo điện trở nhiệt của mối nối với miếng đệm dưới cùng và biết đó không phải là thông tin hữu ích. Nó sẽ không thay đổi bất cứ điều gì và bạn thực sự không thể cải thiện nó ngoài những gì bạn có.

Sử dụng một bộ điều chỉnh tuyến tính trong đó rất nhiều năng lượng bị tiêu tán là không nên. PCB của bạn sẽ giống như một lò sưởi. Điều này có nghĩa là từ 5,52 watt điện chỉ 1,15 sẽ là năng lượng hữu ích mang lại cho bạn hiệu suất 20,8%. Đó là thấp đáng sợ.

Bạn có thể làm cho hiệu quả cao hơn? Phải, tất nhiên. Nếu bạn đã sử dụng nguồn 110 / 230VAC, bạn có thể hạ điện áp bằng máy biến áp thành nguồn phù hợp hơn, sau đó chuyển đổi nó thành như 12VDC và sử dụng làm đầu vào và sau đó bạn có thể sử dụng 1,15 watt từ 2,76 watt mang lại hiệu suất 41,7%. Hạ điện áp đầu vào giúp. Tất nhiên, bạn phải hiểu một thực tế rằng chúng không thể sử dụng năng lượng rất hiệu quả ngay cả khi được coi là bộ điều chỉnh điện áp thấp (LDO). Họ phải làm điều đó vì có sự sụt áp trên các bộ phận của bộ điều chỉnh. Tôi sẽ chỉ sử dụng bộ điều chỉnh khi tổn thất năng lượng thực sự thấp và tôi muốn có một số giải pháp nhanh chóng.

Như tôi thấy, đề xuất này có lẽ không phải là một tùy chọn vì bạn đã có nguồn 24VDC. Vâng, sau đó tôi sẽ luôn đề nghị một người sử dụng bộ điều chỉnh chuyển đổi. Có rất nhiều trong số chúng được cung cấp bởi nhiều nhà sản xuất - Công nghệ tuyến tính, xấp xỉ, TI, v.v ... Hầu hết chúng đều có một số sơ đồ có thể là hướng dẫn hữu ích. Rất nhiều trong số họ làm việc mà không tinh chỉnh hơn nữa. Chỉ cần đảm bảo rằng bạn đọc datasheets đúng cách và đặt các thành phần khi chúng được đặt trước và bạn có thể đạt được hiệu quả 90 phần trăm hoặc thậm chí nhiều hơn.

Bạn có thấy những điều nữa tôi có thể tối ưu hóa?

Không cần suy nghĩ quá nhiều, khoảng 10 11 12 13 xuất hiện trong đầu.

1. Khu vực nhiệt pad
2. Nối với vỏ chịu nhiệt
3. PCB mỏng
4. Vias đồng hoặc bạc
5. Epoxy nhiệt
6. MCPCB
7. Nhiệt đóng gói
8. Đồng trần
9. Máy bay truyền nhiệt
10. Trường hợp phát xạ
11. Lỗ thông hơi
12. Sự định hướng
13. Bộ chuyển mạch
    

Có vẻ như bạn có thể đang sử dụng On Semi theo sơ đồ nhiệt bạn đã sử dụng.
Khi nhìn vào bảng dữ liệu, các đặc điểm quan trọng nhất cần xem xét là gì?

Đối với thiết bị này có hai.

Khu vực nhiệt pad

Trên Semi là nhỏ hơn với 73% kích thước của STS.

STS pad     12.20 x 9.75 = 118.95
ON Semi pad 10.49 x 8.38 =  87.9062 

Nối với vỏ chịu nhiệt

STS có ít hơn 40% Khớp nối chịu nhiệt với Pad nhiệt so với On-Semi.

On Semi 5 C°/W
STS     3 C°/W  40% Less 

PCB mỏng

Dễ dàng tăng gấp đôi hoặc gấp ba nhiệt qua tính dẫn nhiệt của nó.

Công thức dẫn nhiệt

d Khoảng cách

Làm cho PCB mỏng hơn (khoảng cách nhỏ hơn) và tăng tính dẫn nhiệt của Vias nhiệt.

Độ dày lớp phủ: 0,003 "đến 0,250"

Độ dày PCB hiện tại 0,062

Chi phí không có gì để giảm xuống 0,031 và bạn tăng gấp đôi Độ dẫn nhiệt của mình.

Vật liệu PCB 370HR tương tự FR4 với nhiệt độ cao hơn nhưng có độ dày 0,020 với mức phí rất hợp lý sẽ tăng gấp ba độ dẫn .

Vias đầy đồng và bạc

Các nhà sản xuất PCB đã thực hiện việc lấp đầy micro đồng trong một thời gian.
Đồng dẫn điện tốt hơn không khí.

Đồng hoặc Bạc

Nhiệt Epoxy đầy Vias

Nếu đồng không hoạt động cho nhà cung cấp và túi tiền của bạn, hãy đổ đầy vias bằng epoxy nhiệt tiêu chuẩn. Độ dẫn của expoxy nhiệt được cải thiện tất cả các thời gian.

Chất làm đầy không dẫn điện có độ dẫn nhiệt 0,25 W / mK trong khi bột nhão dẫn điện có độ dẫn nhiệt ở bất cứ đâu từ 3,5-15 W / mK. Ngược lại, đồng mạ điện có độ dẫn nhiệt hơn 250W / mK.

Nhiệt đóng gói

Bạn có thể gói bảng trong vật liệu dẫn nhiệt. Tốt hơn không khí. Nghĩa là làm điều này với Bộ nguồn của họ như loạt HLG của họ.

1. Chất làm đầy và chất đóng gói
2. Chất kết dính dẫn nhiệt, (Một phần hoặc Hai phần)
3. EMI che chắn và lớp phủ
4. Chất kết dính dẫn điện hoặc nhiệt
5. Chất kết dính hoặc gel không phải Sag
6. Chất kết dính dẫn điện, (Epoxy ECA hoặc Silicone ECA)
7. Epoxy hiệu suất cao, ví dụ Epoxy CTE thấp
8. Chất kết dính CTE thấp
9. Lớp phủ phù hợp, hoặc bầu hoặc đóng gói
10. Chất kết dính Epoxy cho các ứng dụng đặc biệt, ví dụ: Epoxy quang cho LED
11. Vật liệu làm đầy khoảng cách nhiệt
12. Chất kết dính dẫn nhiệt, (Một phần hoặc Hai phần)
13. Chất bịt kín RTV, hoặc Chất kết dính & Chất bịt nhiệt

MCPCB

Kim loại lõi PCB

Có người nhắc đến nhôm PCB. Không ai đề cập đến PCB đồng, một số nhà cung cấp vật liệu PCB của Nhôm cũng cung cấp đồng thay cho nhôm.

Đồng rắn

Đồng trần

Tấm giữ nhiệt của bạn được phủ HASL, tại sao không để trần đồng.

Lo lắng nhất về quá trình oxy hóa đồng. Tôi thích quá trình oxy hóa. Gọi tôi là điên nhưng phát xạ đồng chỉ khoảng 0,04. Đó là đối với đồng được đánh bóng, đồng bị oxy hóa là 0,78, giống như nhôm bị oxy hóa.

Tính toán một miếng đồng sẽ tiêu tan bao nhiêu.

Nhập công suất thành phần, diện tích đồng lấy nhiệt độ.

Máy bay truyền nhiệt

Các lớp bên trong có thể được sử dụng với chôn qua để tạo các mặt phẳng trải rộng. Khái niệm vias nhiệt phụ thuộc vào các lớp bên trong được sử dụng làm thiết bị phân tán nhiệt

Trường hợp phát xạ

Trường hợp này có thể được làm bằng một loại polymer có tính dẫn nhiệt cao và độ phát xạ cao.

Polyme dẫn nhiệt

Lỗ thông hơi

Khoan lỗ trên PCB để lưu thông. Lỗ thông hơi trong bao vây.

Sự định hướng

Hộp của bạn bị lộn ngược.

Tản nhiệt ở phía dưới là tồi tệ nhất. Bên hay trên tốt hơn nhiều.

Đây 500 Watt một cách thụ động thiết bị làm lạnh 25,0” L x 15” W x 3” H
Mounted tản nhiệt phía trên của thiết bị.

Bộ chuyển mạch

Đây không phải là một công việc cho một bộ điều chỉnh tuyến tính. Bạn sẽ không gặp phải những vấn đề này nếu bạn sử dụng trình chuyển đổi. Tôi sẽ nghĩ rằng ai đó đã đặt một bộ chuyển đổi trong một trường hợp kích thước 78xx, hoặc nhỏ hơn. Họ đang ở ngoài kia và không tốn kém.

SIMPLE $ 2,00 CÔNG CỤ CHUYỂN ĐỔI VỚI 10 LỚN Cuộn cảm
24 V _vào , _ra 5V , 250mA

BOM

Cin   TDK          C1005X5R1V225K050BC $0.10
Cout  MuRata       GRM31CR61A226KE19L $0.15
L1    Coilcraft    LPS4018-103MRB  $0.80
Rfbb  Vishay-Dale  CRCW0402383KFKED
Rfbt  Vishay-Dale  CRCW04022M00FKED
Rpg   Vishay-Dale  CRCW0402100KFKED
U1    TI           TPS62175DQCR  $1.00

Tại sao không có quạt?

Không ai thích người hâm mộ. Tại sao?

Điều này không được tính vào mười ý tưởng của tôi.

Lý do "đối lưu tự nhiên thực sự rất khủng khiếp trong việc làm mát mọi thứ" là vì nó cần luồng không khí. Và nó không cần nhiều. Chỉ cần một chút luồng không khí sẽ cải thiện rất nhiều thứ.

Nếu đang chạy một số thử nghiệm với các quạt 30db (A) nhỏ này. Một là 4,5 cfm, 0,32 Watts và đường kính 40mm và 13,2 cfm khác, 0,34 watt và đường kính 60mm.

Chạy đèn LED ở 20 watt, quạt 13,2 cfm

61,2 ° C so với 44,6 ° C w / quạt

Tôi đã thử quạt ở trên với đèn LED 90 watt. Điều tồi tệ, các miếng đệm kết nối đã tan chảy hai lần cho đến nay. Điều đó đã đi qua Địa ngục, bắt đầu trong cuộc sống như một 80 watt. Sử dụng và lạm dụng.

Đèn LED được gắn vào thanh đồng 1 "x 0,125" x 12 ".

Tôi sẽ đặt quạt ở mặt sau của thanh đồng phía trên đèn LED.

Thứ màu mù tạt đó là một nhiệt kế.

Nguồn cung cấp năng lượng đó là một trong những nguồn được đóng gói bằng epoxy nhiệt. Đi lên đến 600 Watts, không có quạt. Bảo hành 7 năm.

BTW Tôi đã thử các loại nhiệt điện khác nhau và tôi thích kính Vishay NTCLG được đóng gói.

Trong bức ảnh thứ hai với đèn LED có một vòng tròn màu đỏ, có một nhiệt điện xấu xí ở đó, nhưng nó là vòng tròn để chỉ ra miếng đệm nhiệt cho đèn LED Phillips Luxeon Rebel. Đèn LED gắn trên bảng đó là Cree XPE. Bên dưới vòng tròn là một con Luxeon, trong hình dạng rất buồn, thiêu sống nạn nhân.

Bây giờ nhiệt này thông qua phía đối diện của khái niệm bảng không hoạt động đối với tôi. Đây là những gì mọi nhà sản xuất LED khuyến nghị. Tôi không thích được bảo phải làm gì.

Như bạn thấy tôi đã làm điều đó bằng mọi cách.

Các vias nhiệt trên PCB (vòng tròn màu xanh)

Đây là cách tốt những nhiệt thông qua đã làm.

Dòng cuối cùng giải thích tất cả. 375 mA và 129 ° C.

Cột màu lục lam là bức xạ hoạt động quang hợp. Hiệu quả tốt nhất là nhiệt độ khoảng 45-50 ° C ở mức 3,5 PAR / watt, nhưng chỉ ở mức 100mA, bằng 1/10 so với mức 1 Ampe. Vì vậy, vias nhiệt sẽ không cắt nó.

ĐÂY LÀ ĐÂU TÔI ĐANG ĐI VỚI TẤT CẢ

Con đường ít kháng cự nhất là KHÔNG thông qua mặt sau của bảng.

PCB mỏng (0,31) và khó nhìn thấy dưới thanh đồng. Các ốc vít đi qua các tổ chức lớn trong pad nhiệt.

Các miếng đệm nhiệt LED được hàn vào phía trên cùng, với rất nhiều đồng. Khả năng chịu nhiệt của miếng đồng 2-4oz ít hơn nhiều so với đi qua FR4 với vias nhiệt.

Vì vậy, tôi gắn PCB vào một thanh đồng. Thanh đồng có hình ở đây dày 0,62 "và rộng 0,5". Tôi có nhiều loại với và độ dày mà tôi đã thử nghiệm.

Đây là những chiếc Cree XP-E Deep Photo Red 655nm.

Nó không dừng lại ở đó.

Cái này với đèn LED 450nm Luxeon Rebel ES Royal Blue có thanh dày 0,125 ".

ĐƯỜNG ĐẠI DIỆN MỚI NHẤT ...

Vì vậy, con đường ít kháng cự nhất là

• từ miếng đệm nhiệt LED
• đến miếng đệm PCB
• đến thanh đồng
• đến ống đồng tròn

Có ống đồng, ống nước 1/2 ".

Liên kết yếu nhất là pad đồng PCB. Nó mỏng

Bên phải ống đồng là một ống được bơm nước.

Tháp nước

Riser bên phải chứa các ống bơm nước từ bể chứa dưới đáy đến bể chứa nước trên đỉnh.

Nó có đáng không?

Khi bảng đang nóng lên (129 ° C) ở 350mA đang chạy ở 700mA (Imax) và sự ngưng tụ đang hình thành trên đó, tôi nghĩ rằng nó đáng giá.

Môi trường xung quanh 23 ° C, PCB 30 watt, nhiệt độ vỏ LED 21 ° C

Phân tích của bạn về cấu hình nhiệt dường như không đầy đủ - đặc biệt khi nói đến giao diện không khí bằng đồng.

Bạn có thể xử lý vấn đề tương tự như một bộ chia điện trở. Ngã ba của bạn là điện áp (giả sử 70) và dòng điện là năng lượng bạn cần tiêu tan (4.5). Tổng giải pháp nhiệt của bạn cần cung cấp 15 độ / watt hoặc ít hơn. Đây là tổng số của tất cả các bộ phận trong loạt, nối-đồng1, đồng1-đồng2, đồng2-không khí.

Như bạn có thể thấy từ hình bạn đã trích dẫn, thiết bị trên mặt phẳng đồng đơn giản sẽ phải vật lộn để hoạt động trên 3W (ngay cả với mặt phẳng lớn hơn) khi dòng nhiệt trên mặt phẳng bắt đầu tăng đáng kể. Tính toán này không phải là nhỏ.

Trong kịch bản của bạn, chỉ có mặt sau của PCB là có hiệu quả trong việc tản nhiệt (mặt trên có thể mất một lúc để đạt đến trạng thái cân bằng, nhưng sau đó nó ngừng hấp thụ năng lượng). Chỉ xem xét mặt sau. Có thể 0,5 W sẽ đi qua nắp (xem đây là mạng song song) nhưng điện trở sẽ cao và tất cả các thành phần của bạn sẽ được giữ ấm.

Bạn đã có thể thấy bạn cần phải đạt được tốt hơn 15 độ / watt cho tản nhiệt. Có lẽ 10 độ / watt sẽ là điểm khởi đầu tốt trong không khí để tìm ra ý nghĩa của bộ tản nhiệt thụ động (và bất kỳ luồng khí đối lưu nào cũng có thể tạo ra sự khác biệt). Đã, điều này ngụ ý một bề mặt tản nhiệt ôn đới 45 độ trên môi trường xung quanh.

Để đánh giá hiệu quả của miếng đệm thông qua, bạn thực sự cần phải đo mức giảm nhiệt độ giữa hai mặt của PCB. Điều này có thể ở cạnh tiếp xúc của miếng đệm, nhưng nó có thể ít hơn rất nhiều so với khả năng chịu nhiệt của tản nhiệt. Nếu bạn đang nhắm đến mức công suất có thể là 2W, kết quả sẽ có ý nghĩa hơn, nhưng bạn đã biết bạn cần một bộ tản nhiệt nào đó.

Một lỗi phổ biến mà mọi người thường làm - họ không mô phỏng hoặc nhìn vào mô phỏng của người khác. Mỗi thiết kế dựa trên sự dẫn nhiệt bằng đồng PCB được giới hạn trong khoảng 2 W trong trường hợp tốt nhất. Điều này là do tiết diện đồng rất nhỏ. Trong mô phỏng, nó trông giống như một điểm nóng xung quanh yếu tố nóng mặc dù có những miếng đồng lớn với rất nhiều vias.

Tôi có thể đề nghị hoặc sử dụng một số sản phẩm tản nhiệt có sẵn, hoặc đi đến nhôm (bảng lõi kim loại) PCB. Trong mọi trường hợp, chiến lược là tối đa hóa diện tích tiếp xúc không khí, đồng thời để giảm "khả năng chịu nhiệt" (thực sự cải thiện độ dẫn nhiệt) giữa đường giao nhau và từng điểm của bộ tản nhiệt.

Vì bạn đã kết hợp nhiều câu hỏi vào một bài đăng và những câu hỏi khác đã giải quyết các câu hỏi khác của bạn, tôi sẽ chỉ trả lời một phần.

Nếu không, bằng cách nào đó tôi có thể đo điện trở nhiệt này (bằng cảm biến nhiệt độ?

Bạn biết nhiệt truyền qua giao diện (~ 4,4 W). Giống như một câu trả lời khác đã nói, nếu bạn chờ hệ thống cân bằng, nhiệt thoát ra từ phía trên cùng của PCB sẽ khá thấp.

Đặt một nhiệt điện trở trên đỉnh của bảng càng gần càng tốt với giao diện vỏ hộp. Đặt một cái khác ở mặt sau của bảng bên dưới nó. Bây giờ bạn có thể đo .$\Delta{}T$

Bây giờ bạn có thể ước tính, ít nhất là khoảng, độ bền nhiệt của bảng bằng cách chia từng cái một.

Vì bạn đã có câu trả lời cho câu hỏi của mình, tôi muốn đề xuất một giải pháp "thực tế" .
Đặt bộ điều chỉnh bên ngoài vỏ nhựa. Bằng cách này, nhiệt sinh ra sẽ không ảnh hưởng đến các thành phần bên trong vỏ nhựa và nó có thể dễ dàng tiêu tan hơn - vì nó có ít "rào cản" hơn để đi qua.