Wärmeabgabe interpretieren, aber wie?

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Autor
Wärmeabgabe interpretieren, aber wie?

    







BID = 557702

corvintaurus

Schreibmaschine



Beiträge: 1267
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Hallo,
ich habe da mal ein Bild hochgeladen, was einen Ausschnitt von einem Leistungstransistor zeigt.
Nun meine Frage, was die Kühlkörpergröße angeht, wie ich aus dem Datenblatt erlese was ich benötige zur Dimensionierung?!

Ich vermute, das dort folgendes steht:

Der Transistor hat eine maximale Abgabeleistung von 125W. Und erhitzt sich um 1°C pro Watt.

(ist das soweit richtig?)

Ich habe mich auch schon mit der Formel Ptot = (tj - tu) / (RthJG + RthGK + RthK)
herumgeschlagen. Aber ich bin da nicht so fit mit dem errechnen der Kühlkörper"größe"(RthK)!

Kann mir bitte jemand helfen?




_________________
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BID = 557728

dl2jas

Inventar



Beiträge: 9914
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Zitat :
Der Transistor hat eine maximale Abgabeleistung von 125W. Und erhitzt sich um 1°C pro Watt.


So kann man den Satz nicht stehen lassen.

Bei 1 °C/W handelt es sich um den Wärmeübergangswiderstand. Ich vermute, der Transistor hat ein Kunststoffgehäuse. Hast Du einen idealen Kühlkörper, der die Temperatur auf 25 °C hält, kannst Du rein rechnerisch 125 Watt Verlustleistung mit dem Transistor machen, da er sich auf maximal 150 °C erwärmen darf.

DL2JAS

BID = 557740

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Hast Du einen idealen Kühlkörper, der die Temperatur auf 25 °C hält,
Das reicht noch nicht mal.
1K/W ist bei diesem Transistor der Wärmewiderstand zwischen Sperrschicht und Gehäuse (Montageflansch).
Das ist ein ziemlich theoretischer Wert, denn vom Transistor bis zum (wassergekühlten) Kühlkörper gibt es je nach Montage (Wärmeleitpaste, Eloxalschicht, etc.) noch einen zusätzlichen Wärmewiderstand, der oft ebenfalls in der Grössenordnung 0,5..1 K/W liegt.

Um den im Datenblatt angegebenen Wärmewiderstand zu messen, bohrt man den Montageflansch des Transistors an, und führt in das Loch ein Thermoelement ein.
Die Sperrschichttemperatur bekommt man aus der Messung der Diodenflussspannung bei einem geringen Prüfstrom.


_________________
Haftungsausschluß:



Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

BID = 557745

Onra

Schreibmaschine



Beiträge: 2488

Diese Werte werden in Impulsmessungen ermittelt. Sie sind zwar als Vergleich geeignet, müssen aber für die Praxis noch angepasst werden.
Du teilst deine Temperaturdifferenz (mit Abstand zu 150°C und ebenfalls eine sichere Umgebungstemperatur je nach Aufstellungsort) durch die zu erwartende Leistung. Hier ist nach meinem Erfahrungen bei ca. 40% der Papierleistung die Schmerzgrenze.
Hieraus erhältst du die Summe aller Wärmewiderstände und das ganze reduziert sich auf Subtraktion. Wenn der berechnete Kühlkörper unrealistisch groß werden sollte, mußt du die anderen Parameter korrigieren, im Normalfall ist das Leistungsreduktion.
Zum schwierig erfassbaren Übergang Gehäuse KK gibt es verschieden AN diverser Hersteller.
Hier ist eine der größten Fallen die Werbesuggestion, dass ein Glimmerplättchen TO220 den gleichen Wärmewiderstand hat wie das in den Datenblättern als Bezug genommene für TO3.

Lesestoff:
http://www.infineon.com/dgdl/Therma.....70aa3
http://www.nxp.com/acrobat/applicationnotes/APPCHP7.pdf
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/SOLDERRM-D.PDF hier ist die AN1040 integriert worden.

Onra

BID = 557767

corvintaurus

Schreibmaschine



Beiträge: 1267
Wohnort: Berlin Tegel
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Guten Morgen ,
also zuerst einmal einen Dank an euch, für eure Antworten. Aber seid mir bitte nicht böse, wenn ich das, was ihr da in eurer kleinen Diskusion da abhaltet nicht lückenlos verstehe/verstehen kann!
Ich möchte doch nur einen einigermaßen einleuchtenden Weg finden, einen Kühlkörper zu berechnen (auch wenn er nicht EXAKT Dimensioniert ist).

Dieses mit den x Übergangswiederständen und so, das finde ich in jedem E-Forum wieder, auch hier schon, wenn ich mihc nicht irre.

Aber kann man das nicht abkürzen?
Und sagen, " wenn DAS da steht, dann musst du DAS mit DEM verrechnen und dann könnte man sagen das der KK etwa DEN RthK haben muss. Nimm einen KK der noch etwas größer ist und mit Risiko und einem eventuellen Luftzug würde es gehen"

Ehrlich, SOETWAS suche ich... keine endlosen Berechnungen, die ein Laie der sich mit sowas nur 1 -3mal im Leben beschäftigt!

Sagen wir mal, ich nehme einen KK mit RthK von 3,6K/W, würde der genügen so über den Daum gepeilt?

Gruß und entschuldigt meine "störrigkeit"! DANKE


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1 + 1 = 2

BID = 557774

Ltof

Inventar



Beiträge: 9334
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
corvintaurus hat am 21 Okt 2008 07:04 geschrieben :

Sagen wir mal, ich nehme einen KK mit RthK von 3,6K/W, würde der genügen so über den Daum gepeilt?

wofür?

_________________
„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

BID = 557778

corvintaurus

Schreibmaschine



Beiträge: 1267
Wohnort: Berlin Tegel
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Hallo,
man,... total vergessen! Ich glaube, für meinen überhitzen Schädel!
Nein, primär soll er für einen BD 249 Sein! Hier das Datenblatt-->BD 249 ICH BIN HEISS

Bin noch am Rätseln, wie ich den KK dimensioniere, für eine Stereo Endstufe (2 x KK).

Grützi und Danke!

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BID = 557780

Ltof

Inventar



Beiträge: 9334
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
corvintaurus hat am 20 Okt 2008 20:53 geschrieben :

Der Transistor hat eine maximale Abgabeleistung von 125W.

Um das nochmal hervorzuheben:
Das ist nicht die Abgabeleistung, sondern die maximal zulässige Verlustleistung am Transistor (bei 25°C Gehäusetemperatur). Wie groß wird die Verlustleistung sein?

Um das komplizierte Rechnen wirst Du nicht herumkommen - oder einfach ausprobieren...

Übrigens:
Der Wärmeübergang zur Umgebungsluft ist keine Konstante, sondern von der Temperaturdifferenz Kühlkörperoberfläche<=>Luft abhängig. Diese 3,6 K/W gelten nur unter ganz bestimmten Bedingungen.

Über den Daumen gepeilt, sage ich mal, dass ein Kühlkörper mit 3,6 K/W viel zu wenig ist, wenn hinten wirklich in der Größenordnung um 100 Watt herauskommen soll.

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(Hanlon’s Razor)

BID = 557781

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Das Datenblatt des Transistors reicht dafür nicht aus.
Wesentlich sind auch Höhe der Versorgungungsspannung, die Schaltung sowie der Lastwiderstand.
Übrigens tritt die maximale Verlustleistung an den Transistoren nicht bei der maximalen Ausgangsleistung auf.

BID = 557784

corvintaurus

Schreibmaschine



Beiträge: 1267
Wohnort: Berlin Tegel
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Braucht man für alles nen Abschluss in allen Ingeneurswesen?
Also, ich arbeite mit ziemlich genau 23Volt DC und habe eine Last von 8Ohm. Das macht 2,875A und 66,125Watt.
Und wie gehe ich weiter vor?


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BID = 557786

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Indem du alle offenen Punkte beantwortest und nicht nur die, für die du gerade Lust hast.

BID = 557787

corvintaurus

Schreibmaschine



Beiträge: 1267
Wohnort: Berlin Tegel
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Trink erstmal nen Kaffe Perl, und motz hier nicht schon morgens herum!!!

Ich meine, das die Verlustleistung 66Watt betragen wird bei meinen Parametern!
Was soll ich denn noch beantworten, was nicht aus dem Datenblatt hervorgeht? Wenn ich Rätselraten will, kauf ich mir nen Sudoku-Heft, melde mich aber direkt in dem Forum hier wieder ab!

Seid also bitte so lieb und helft mir effektiv mit Schlüssen, die ich nachvollziehen kann! Vielen Dank!

So, also, welche Werte werden noch gebraucht, die nicht aus demDatenblatt hervorgehen?

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BID = 557806

Ltof

Inventar



Beiträge: 9334
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
corvintaurus hat am 21 Okt 2008 09:45 geschrieben :

...und helft mir effektiv mit Schlüssen, die ich nachvollziehen kann!

Versuchen wir doch!


Zitat :

Ich meine, das die Verlustleistung 66Watt betragen wird bei meinen Parametern!

eben nicht!
Das ist die theoretische Nutzleistung am Lastwiderstand bei Vollaussteuerung. In diesem Betriebszustand ist die Verlustleistung in der Endstufe nahezu Null (theoretisch - praktisch ist das noch etwas anders, aber das vernachlässige ich jetzt mal).

Bei halber Aussteuerung ist die Verlustleistung am größten. Betrachte für diesen Zustand die Ausgangsstufe wie einen Widerstand mit der gleichen Größe wie den Lastwiderstand, also 8 Ohm. Da sind Nutzleistung und Verlustleistung etwa gleich groß. Also etwa 16 Watt.

Das ist jetzt alles stark vereinfacht dargestellt, zeigt aber deutlich die Tendenzen auf.

Halbwegs seriöse Vorhersagen beim Wärmemanagement selbst sind eben kompliziert. Der Wunsch nach Einfachheit ist verständlich, aber nicht erfüllbar. Momentan habe ich mit einem ähnlich gelagerten Problem zu tun. Es machen sich sogar die Lieferanten von Kühlkörpern über Entwickler in großen Unternehmen lustig: "Da will wieder jemand eine Lösung unter Umgehung der physikalischen Gesetze von uns...".

Komm wieder runter...

edit:
Wirklich seriös ist wirklich nur die Temperaturmessung am "lebenden Objekt". Das weicht manchmal stark von den Vorhersagen ab (fast immer in die ungünstige Richtung).

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(Hanlon’s Razor)

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Ltof am 21 Okt 2008 11:14 ]

BID = 557816

corvintaurus

Schreibmaschine



Beiträge: 1267
Wohnort: Berlin Tegel
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Zitat :
Ltof hat am 21 Okt 2008 09:17 geschrieben :


Zitat :
corvintaurus hat am 20 Okt 2008 20:53 geschrieben :

Der Transistor hat eine maximale Abgabeleistung von 125W.

örper mit 3,6 K/W viel zu wenig ist, wenn hinten wirklich in der Größenordnung um 100 Watt herauskommen soll.

Also, es soll eine Endstufe mit ca.50Watt werden. Also laut Erbauer, kann man in etwa so viel entnehmen an 4Ohm. Macht also ca.25Watt an 8Ohm.

Da könnte man doch nun aber mit einem 3,6er KK auskommen? So über den Daumen gepeilt...

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BID = 557894

dl2jas

Inventar



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Wohnort: Kreis Siegburg
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Baue das Ding mit dem vorgeschlagenen Kühlkörper auf.

Dann mache etwas Dampf mit dem Verstärker und messe die Temperatur am Kühlkörper. Hast Du kein Thermometer, nehme den Finger. Ab 50 °C wird es langsam unangenehm. Ab gut 100 °C zischt es miz etwas Spucke am Finger.
Ich unterstelle, daß es kein Verstärker Class A ist, Da mußt Du richtig Kühlkörper verbauen.
Ist es ein Verstärker AB, funktioniert dieser sogar ganz ohne Kühlkörper bei geringer Zimmerlautstärke, wenn Du z.B. einen Ruhestrom von 10 mA wählst.
In der Praxis (AB-Betrieb) ist sogar die Dimensionierung des Kühlkörpers von der Musikrichtung abhängig. Bei Klassik benötigt man üblicherweise weniger Kühlkörper als bei Pop oder Rock, hängt mit der Dynamik zusammen.

DL2JAS


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