Bestimmen Sie, ob das Chassis ein geeigneter Kühlkörper ist?

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Ich habe eine süße kleine Aluminiumbox für ein kleines USB-DAC-Projekt mitgenommen ...

... und als ich es zusammenbaute, bemerkte ich, dass sich die Seitenwände der Box sehr kühl anfühlten und aus dickem Aluminium mit einem vielversprechend aussehenden Design bestanden:

Ich habe ein paar potenzielle ICs, die möglicherweise gekühlt werden müssen, je nachdem, wohin mich das Design / Schema führt, und ich habe mich gefragt, wie festgestellt werden kann, ob die Panels überhaupt als Kühlkörper nützlich sind oder nicht. Ich erwarte nicht, dass sie fast so gut funktionieren wie ein tatsächlicher Kühlkörper, aber für kleinere ICs (Spannungsregler und dergleichen) wäre es praktisch zu wissen, dass die Option vorhanden ist.

Gibt es eine Möglichkeit, den Wärmewiderstand einer solchen Platte mathematisch zu berechnen , oder ist es die beste Möglichkeit, nur einige Temperaturtests durchzuführen?

heatsink thermal cooling

— abza
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Beim Googeln von "Aluminium-Wärmewiderstand" war der erste Treffer der folgende Rechner: mustcalculate.com/electronics/thermalresistance.php

— Dampmaskin

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Wow, das ist in der Tat eine "süße kleine Aluminiumbox"

— Pfeife

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Diese schwarzen Seiten scheinen schwarz eloxiert und gefärbt zu sein. Wenn es sich um schwarze Farbe handelt, ist der Kühlkörper nicht wirksam. Ein weiterer Punkt - die Wärmeleitung von den Seiten nach vorne ist ziemlich gut - wie würden Sie sich über eine heiße Frontplatte fühlen?

— glen_geek

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@ Laptop2d - Süße kleine Aluminiumboxen International ™! Nein, ich habe es von dieser Website bekommen - modushop.biz . Sie sind ein italienisches Unternehmen, das Gehäuse hauptsächlich für die DIY-Audioindustrie herstellt.

— Abza

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Angenommen, Sie können die Wärme von der Verpackung gut in die Box leiten, dann ist der Kühlkörper in der Box wahrscheinlich besser als der Kühlkörper in der Luft in der Box (über einen Lamellenkühlkörper). Ungeachtet der Löcher.

— Jack B

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Die Verwendung des Gehäuses als Kühlkörper ist eine übliche Methode, jedoch müssen einige Dinge verstanden werden.

Wie Laptop2d erwähnt, ist es schwierig, die thermischen Eigenschaften des Gehäuses zu modellieren, und eine experimentelle Messung kann umsichtig sein.
Kühlkörper sind auf Luftstrom angewiesen, um zu arbeiten. Da diese Platten flach sind, besteht eine gute Chance, dass jemand die Box gegen etwas Wärmeisoliertes stößt ... zum Beispiel gegen Trockenbau. Wenn dies etwas Eigenes ist und Sie den Luftstrom steuern können, ist dies möglicherweise in Ordnung. Andernfalls müssen Sie der Platte möglicherweise Funktionen hinzufügen, um das Auftreten zu verhindern, und das Design unter den schlimmsten Umständen so gestalten, dass die Dinge versagen oder sogar Feuer fangen können.
Wie heiß wird der Teller? Obwohl der Kühlkörper ausreicht, um Ihre Elektronik am Laufen zu halten, fühlt sich die Platte selbst möglicherweise sehr heiß an, sogar heiß genug, um Hautverbrennungen zu verursachen. Es ist wichtig, dass jede Außenfläche bei angemessenen Temperaturen gehalten wird.
Die Physik schreibt vor, dass sich die Platte unter Temperatur ausdehnt. Dies kann in einigen Fällen zu unglücklichen mechanischen Nebenwirkungen führen. (entschuldige das Wortspiel...)

— Trevor_G
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Sogar zwei Wortspiele. In einigen Fällen kann es zu Nebenwirkungen auf der Seite Ihrer Fälle kommen.

— user253751

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Ein Kühlkörper an der Seite der Box mit Anschlüssen ist ein üblicher Weg, um den Luftstrom zu erhalten. Aber das bedeutet natürlich, dass es dort eher berührt wird und möglicherweise die obere Temperaturgrenze von autsch auf etwas warm sinkt (obere Grenzen sind in einigen Standards angegeben). Zum Beispiel werden ohnehin oft Regler in der Nähe des Stromanschlusses benötigt und an der Rückseite angeschraubt, wo der Strom eingeht.

— Chris H

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R_{t h} = \frac{3.3}{\sqrt{λ \cdot d}} C + \frac{650}{S} C

$R_{th} = \frac{3.3}{\sqrt{\lambda \cdot d}}C+\frac{650}{S}C$

$d$

$\lambda$

$S$ $^2$

$C$

Natürlich gibt es, wie immer, wenn es um Wärmeübertragung geht, keine einfache Antwort, da die meisten Gleichungen in diesem Bereich empirisch sind. Eine (wahrscheinlich) genauere Lösung finden Sie beispielsweise in diesem Artikel: http://www.heatsinkcalculator.com/blog/how-to-design-a-flat-plate-heat-sink/

— Jakub Rakus
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Eine dünne Platte ist ein schlechter Wärmeverteiler, daher ist es für ein oder zwei Komponenten wahrscheinlich optimistisch , S als Fläche der gesamten Seite zu betrachten (ich stelle mir TO-220 vor, weil sie leicht an Gehäusen zu befestigen sind). Der Link am Ende geht näher darauf ein.

— Chris H

Ich denke, der Grund, warum ich gefragt habe, ist genau, weil die Paneele nicht flach sind - sie haben Rillen, von denen ich mir vorgestellt habe, dass sie helfen könnten, Wärme abzustrahlen. Geht es dann im Allgemeinen nur darum, die tatsächliche Oberfläche unter Berücksichtigung der Rillen zu berechnen und diese dann auf die gleich große "flache" Platte zu extrapolieren?

— Abza

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Das Problem ist, dass Sie die gesamte Box und die Luft modellieren müssen, um eine vernünftige Zahl dafür zu erhalten, wie viel Wärme das Chassis ablassen kann.

Sie können es einfach wie einen unendlichen Wärmesenken (bei Raumtemperatur) modellieren und dann den Wärmeleitungskoeffizienten des Gehäuses und den Wärmewiderstand der Wärmeleitpaste oder des Wärmeleitpads verwenden, die bzw. das Sie in die Box eintauchen möchten.

Oder wenn der Plan vorsieht, viel Wärme abzuleiten, könnte die Box als Wärmewiderstand modelliert werden. Aluminium hat 205,0 W / (m K), aber das Problem ist, dass die Luft die gesamte Box umgibt. Um dies wirklich zu modellieren, müssten Sie den gesamten Wärmewiderstand an vielen verschiedenen Punkten zusammenfassen, da die Luft eine Wärmeleitfähigkeit von 0,024 hat W / (m K)

Aus Erfahrung wäre es wahrscheinlich einfacher, einen Widerstand an der Seite anzubringen und zu messen.

— Spannungsspitze
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Die Raumtemperatur ist wahrscheinlich keine gute Vermutung für mehrere Watt Leistung. Ich denke an externe Festplattengehäuse oder bloße 3,5-Zoll-Festplatten, die unter freiem Himmel betrieben werden (wahrscheinlich etwa 5 bis 10 W). Ihre Außenseiten neigen dazu, die Raumtemperatur um etwa 10 oder 20 Grad zu überschreiten, wenn sie ohne auf den Boden gestellt werden Lüfter oder geöffnete Fenster, die einen Luftstrom erzeugen (Vermutung des Ballparks aus der Erinnerung daran, wie heiß sie sich anfühlten; aber das stimmt mit den Aussagen ihrer internen Temperatursensoren überein) nicht zu vernachlässigen .: P

— Peter Cordes

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Das Chassis kann aus thermischer Sicht ausreichend sein. Wenn dies der Fall ist, müssen Sie die Geräte möglicherweise elektrisch isolieren. Materialien wie Beta-Aluminiumoxid, Glimmer, Silpad usw. sind Isolatoren für Elektrizität und Wärmeleiter. Die endliche Wärmeleitfähigkeit führt zu einer thermischen Beeinträchtigung Denken Sie daran, dass die stromverschwenderischen Halbleiter trotz elektrischer Isolation kapazitiv an das Gehäuse gekoppelt sind. Wenn es sich um hochfrequente Rechteckwellen handelt, ist Ihre kleine Aluminiumbox eine gute Antenne, und Sie könnten eine abgestrahlte EMV ausfallen lassen. Chassis-Kühlkörper waren bei linearen Schaltkreisen der alten Schule häufiger anzutreffen.

— Autistisch
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