АТП - Справочные материалы / Методика расчёта пластинчатых радиаторов

Методика расчета пластинчатых радиаторов

Исходными данными для расчета радиатора должны быть: тип полупроводникового прибора (ПП) или интегральной микросхемы (ИМС), его максимальная рассеиваемая мощность , предельно допустимая температура p-n–перехода , предельно допустимая температура корпуса , тепловое сопротивление между переходом и корпусом , тепловое сопротивление между переходом и средой , максимально допустимая температура окружающей среды (или температура корпуса прибора), установочные размеры ПП или ИМС и способ охлаждения (естественное, конвекция, принудительный обдув и т.д.).

Рекомендуется следующая последовательность расчета радиатора:

1. По справочнику находятся , , , , , .

2. По Таблице П1.1 выбирается материал и удельное тепловое сопротивление пасты (клея).

3. Из справочников по транзисторам, диодам или ИМС находится площадь основания ПП или ИМС под пасту, например, для основания круглой формы:

 м,

где – диаметр основания ПП или ИМС берётся в миллиметрах.

4. Определятся тепловое сопротивление пасты (клея):

,

где – тепловое сопротивление между пастой (клеем) и радиатором.

5. Выбирается высота пластины (см. рис. П1.1а).

6. По графику (см. рис. П1.2) для заданной высоты определяется коэффициент неравномерности температуры пластинчатого радиатора .

7. Определяется допустимая средняя поверхностная температура радиатора и его перегрев:

.

8. Для вертикально ориентированной поверхности радиатора высотой определяется коэффициент теплообмена при естественной конвекции

,

где – коэффициент, определяемый по Таблице П1.2.

9. Определяется коэффициент теплообмена излучением по формуле:

,

где – степень черноты поверхности радиатора, обращенной в окружающую среду; – функция облученности поверхности радиатора, обращенной в окружающую среду; – функция градиента температур между и , значение которой определяется по Табл.П1.5, в которой ; .

10. Находится суммарный коэффициент теплообмена

.

11. Определяется площадь теплоотдающей поверхности радиатора

12. В соответствии с Таблице П1.4 задаётся толщина пластины .

13. Определяется ширина пластины :

.

В результате расчета определяются размеры пластинчатого радиатора:

.

Приложение 1

Таблица П1.1
Удельное тепловое сопротивление электроизоляционных прокладок
Материал прокладки	Толщина прокладки δ, мкм	Удельное тепловое сопротивление, Ryд,10^–4 K·м^2/Bт
Без прокладки	–	1,14...1,52
Без прокладки, с пастой КПТ-8	–	0,38...0,76
Без прокладки со смазкой ЦИАТИМ	–	1,14...1,33
Без прокладки, поверхность теплоотвода оксидирована, покрытие лаком УР-231	–	6,85
Без прокладки, поверхность теплоотвода оксидирована, лакокрасочное покрытие	–	7,0
Без прокладки, со смазкой ПМС-200	–	1,14
Слюда двухслойная (2-30), (2-25), (2-20), (2-15) без пасты	60, 50, 40, 30	3,23, 2,39, 2,24, 1,98
Слюда двухслойная с пастой КПТ-8 между всеми контактными поверхностями	60, 50, 40, 30	1.52, 1,14, 1,03, 0,83
Капроновая сетка с пастой КПТ-8	35, 150	9,12, 7,5
Лавсановая сетка	<10	4,34
Лавсановая сетка о пастой КПТ-8	200	7,98
Алюминиевая прокладка глубоко оксидированная:
без пасты	1000	8,75
с пастой КПТ-8	1000	3,42
Триацетатная пленка с пастой КПТ-8	50	2,85

Таблица П1.2
Значения коэффициента А для воздуха
,°С	0	10	20	30	40	60	80	100	120	140	150
	1,42	1,40	1,38	1,36	1,34	1,31	1,29	1,27	1,26	1,25	1,245

Таблица П1.3
Степень черноты различных поверхностей
Материал	Степень, ε	Материал	Степень, ε
Алюминий полированный	0,04–0,06	Никель окисленный при 600°С	0,37–0,48
Алюминий сильно окисленный	0,2–0,31	Окись никеля	0,59–0,86
Алюминиевая фольга (без масла)	0,09	Титан	0,63
Дюралюминий Д16	0,37–0,41	Краски эмалевые, лаки различных цветов	0,92
Силуминовое литье (в песчаной форме)	0,31–0,33	Краски матовые различных цветов	0,92–0,96
Силуминовое литье (в кокильной форме)	0,16–0,22	Лак черный матовый	0,96–0,98
Анодированные алюминиевые сплавы для радиаторов	≥ 0,85	Краска защитно-зеленая	0,9
Сталь полированная	0,066	Краска бронзовая	0,51
Сталь сильно окисленная	0,8–0,82	Краска алюминиевая	0,28
Латунь прокатанная	0,06	Окись металлов	0,4–0,8
Латунь тусклая	0,22	Золото	0,1
Медь окисленная	0,6	Золото тщательно полированное	0,02–0,03
Медь полированная	0,03	Стекло	0,91–0,94
Окись магния	0,2	Резина твердая	0,95
Никель технический чистый полированный	0,07–0,09	Резина мягкая, шероховатая	0,86

Таблица П1.4
Рекомендации по выбору материалов
Тип радиатора и условия теплообмена	Рассеиваемость, Вт	Размеры радиатора, 10^-3 м					Примечание (рекомендации)
		Толщина основания	Высота ребер (штырей)	Размеры основания	Шаг между ребрами	Высота радиатора
Пластинчатый радиатор (естественная конвекция)	до 5	3–1	–	до 100×100	–	–	Основание целесообразно делать квадратным
Ребристый радиатор: а) естественная конвекция	5–20	3–6	8–32	до 150×150	8–14	–	Толщина ребра не более 1–2 мм
б) вынужденная конвекция	до 100	3–6	8–32	до 150×150	4–6	–

Таблица П1.5
Значения функции f(T1,T2)
T1, C	T2, C
	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	60	70	80	90	100
10	5,03
15	5,16	5,32
20	5,31	5,45	5,59
25	5,45	5,59	5,76	5,90
30	5,59	5,76	5,90	6,05	6,20
35	5,76	5,90	6,05	6,20	6,35	6,51
40	5,90	6,06	6,20	6,35	6,51	6,60	6,82
45	6,05	6,20	6,35	6,51	6,66	6,83	7,00	7,14
50	6,20	6,35	6,51	6,67	6,83	7,00	7,17	7,35	7,50
60	6,65	6,70	6,87	7,04	7,19	7,35	7,51	7,69	7,87	8,05
70	6,90	7,06	7,21	7,39	7,55	7,72	7,86	8,05	8,24	8,42	8,80
80	7,27	7,44	7,59	7,75	7,80	8,07	8,26	8,45	8,65	8,83	9,20	9,62
90	7,63	7,82	7,98	8,13	8,31	8,49	8,67	8,86	9,04	9,25	9,65	10,03	10,46
100	8,03	8,19	8,37	8,53	8,72	8,91	9,09	9,28	9,46	9,66	10,08	10,49	11,91	11,36
110	8,43	8,60	8,79	8,97	9,15	9,33	9,51	9,71	9,90	10,10	10,51	10,93	11,38	11,82	12,30
120	8,85	9,02	9,20	9,40	9,56	9,77	9,98	10,17	10,35	10,56	11,01	11,42	11,87	12,31	12,80
130	9,30	9,49	9,65	9,88	10,01	10,22	10,41	10,62	10,81	11,02	11,42	11,90	12,37	12,87	13,32
140	9,75	9,95	10,12	10,30	10,50	10,72	10,90	11,10	11,31	11,51	11,94	12,4	12,89	13,40	13,85
150	10,20	10,39	10,57	10,77	10,96	11,16	11,37	11,57	11,79	12,00	12,44	12,90	13,38	13,87	14,38