Koelplaat berekeningen

Ik zal het opzoeken, ff mijn oude studieboeken opzoeken.

IK had laats juist weer begrepen dat het haast niet uitmaakt welke kleur het heeft.

http://www.tekenburo.com/isolatiefabels.html

Ik heb het vaker gehoord. Ik dacht zelfs dat een kleur ook beter is dan gewoon blank.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Warmtestraling.

Hier zie je dat blank aluminium een hele slechte warmtestraler is en dat terwijl witte hoogglanslak het veel beter doet. En zwart mat nog iets beter. Maar volgens mij is het gedeelte warmte straling bij een koelprofiel erg klein t.o. convectie.

[Bericht gewijzigd door benleentje op zaterdag 28 december 2013 23:19:03 (40%)

In De Natuurkunde van 't Vrije Veld (ca. 1940) wordt al een proef beschreven. Eén uitkomst was dat de soort verf er meer toe deed dan de kleur; m.a.w. sommige witte verf straalde beter dan sommige zwarte. Mogelijk conclusies waren:
1. Als je infrarood probeert te stralen, dan doet de kleur in het zichtbare spectrum er minder toe, en 2. Via convectie raak je vaak meer warmte kwijt dan via uitstraling (zie: cv-radiator ).

@FET, Dat is inderdaad ook mijn conclusie

Allereerst, bedankt voor de vele reacties.

Op 28 december 2013 20:37:16 schreef benleentje:
Je komt dus in je berekening negatief uit. Dat betekend dat je meer vermogen uit je spannings regelaar wilt gaan halen dan hij daadwerkelijk aankan.

1. Als je werkelijk 55W wilt gaan koelen en de omgevings temperatuur blijft 25°C hoe warm zou de regelaar dan werkelijk worden.
2. Wat is het maximum vermogen wat je uit de regelaar kan halen.

Ik ben er door het uitpluizen van de datasheet achter gekomen dat het maximum vermogen van de transistor 20W bedraagt. Dus dat betekent moest ik mijn voeding maximaal belasten op zijn maximale uitgangsspanning(37V) dat er nooit 1,5A zal vloeien? (Dit is wel interresant om enkel karakteristieken op te nemen.)

Nu kom ik nog steeds negatief uit in mijn formule.

((125°C - 25°C)/ 20W)- Rthtrans - Rth isolatie - Rth pasta

Dat is 5°C/W terug, -Rthtrans - Rth isolatie - Rth pasta is dat weer negatief.

Ik neem aan dat mijn maximaal vermogen weer fout is?

Het heeft vast iets te maken met het feit dat volgens de datasheet het maximaal vermogen enkel zo kan gehouden worden wanneer deze op de juiste temperatuur werkt, wat in de praktijk onhaalbaar is niet?

Dus ik heb de grafieken in de datasheet grondig bekeken en het heeft waarschijnlijk iets met dit te maken :

http://img801.imageshack.us/img801/389/i6tc.png

Het probleem is, dat ik het fijne van de grafiek niet begrijp.
Betekent dat de junctie slechts 3W kan dissiperen?

Op gevoel klopt het wel, Je kunt nu eenmaal geen tientallen W dissiperen in een TO-220 behuizing.

Maar wanneer verstook je 50 W ?
37V / 1.5 A relateren hier niet direct aan, of je bent wel erg worst case bezig.
Hoe is de voeding verder ontworpen ?

Je kunt het ook eens andersom benaderen, hoe veel kun je kwijt in deze regelaar in combinatie met een realistisch koellichtaam ? Overigens zijn oude processorkoelers compact en erg goed, als je met de fan kunt leven.

Ik kom aan de 50W door :

37V * 1,5A = 55,5W

Of is dit fout geredeneerd?

Verder bestaat de voeding uit een simpele afvlak condensator gelijkrichting en transformator. Bij de transformator zijn de kenmerken (2x12V, 30VA) Dit betekent dat ik nooit mijn maximum van 37V zal gaan halen maar slechts 24V. Maar voor de koelplaat berekeningen wil ik graag werken met de 37V.

37V * 1,5A = 55,5W

Probeer het eens met:

P = ((ingangsspanning LM317) - (uitgangsspanning LM317)) * stroom

Dat is al wat realistischer...

http://www.fischerelektronik.de/fileadmin/fischertemplates/download/Ka…

Zie pagina A4 korrekturfaktoren.

Omdat we in schoolvragen zitten;

2x 12 V, 30 VA geeft in serie hoeveel V onbelast na gelijkrichten en afvlakken ? Iets met wortel twee en spanningen over diodes. Hoeveel A kun je daar uit trekken ?

Het kan geen kwaad wat extra ruimte te houden, bijvoorbeeld door een enkele parameter zoals de maximale omgevingstemperatuur wat hoger te nemen.
Maar dan moet je verder gewoon met de juiste getallen rekenen, anders wordt het al snel onzinnig.

Het heeft vast iets te maken met het feit dat volgens de datasheet het maximaal vermogen enkel zo kan gehouden worden wanneer deze op de juiste temperatuur werkt, wat in de praktijk onhaalbaar is niet?

Wel jammer ik vroeg je om het maximum vermogen uit te rekenen niet om die uit de datasheet te halen.
Als je de 20W zou terug rekenen kom je niet op Tamb van 25°C uit.
En om even snel te rekenen neem ik de overgang van mica en koelpasta even als ideaal aan. Dus in de praktijk is het zelf nog ietjes minder.

Een 2n3055 heeft even uit mijn hoofd een max vermogen van 150W toch gebruikt niemand dat in een goed ontwerp. Je hebt ook nog te maken met de SOA en daar bovenop wil je ook nog eens een ontwerp wat erg robuust is en tegen een stootje kan en dan neem je een stuk ruimere marge dan de SOA.

Die 3W die je eerder aangeeft is voor een SMD behuizing op een printplaat met kopervlak als koelvlak.
De Rth(j-c) van 5gr/W zet al een limiet op de dissipatie van ongeveer 10W maar dan moet je de behuizing nog op 25gr weten te houden!!!
Wil je een regelbare voeding maken? of een vaste?

P = ((ingangsspanning LM317) - (uitgangsspanning LM317)) * stroom

Dat is al wat realistischer...

Juist, het vermogen over mijn transistor en niet het vermogen over mijn belasting.

Een vraagje bij de formule. Als mijn ingangs spanning maar tot 24V gaat kan men uitgangsspanning maar tot 24V gaan.

Dus zou het 24-24 *1,5 worden maar dat wordt gelijk aan 0.
Dus moet er een spanningsval over de transistor staan?
Hoe noemt dit in de datasheet? is dit Vref?

@ aart : Onbelast geeft dat een 32,5V Dus kan er maar een stroom van 0,92A vloeien juist? Dus ik zou beter met deze waardes werken in de berekeningen?

@ benleentje, Dus beter uitrekenen dan uit datasheet halen. En kunt uit uitleggen SOA?

@MC : Ow dus de grafiek is foutief dankje, eigenlijk een combinatie van de 2. Een regelbare met de LM317 en ene vaste 5V met de lm7805. Maar ik probeer eerst de regelbare te berekenen.

Als mijn ingangs spanning maar tot 24V gaat kan men uitgangsspanning maar tot 24V gaan.

Als je de datasheet van de LM317 aandachtig doorleest, zal je merken dat dit niet het geval is.

http://en.wikipedia.org/wiki/Safe_operating_area

Kun je zelf ook vinden. Lees dat artikel goed.

Mistertimmy, de lm317 is een chip, d'r zit wel een transistor in maar het IS er geen. Je wekt wat verwarring als je hem een transistor blijft noemen (Hij heeft toevallig net als een transistor 3 pootjes).

[Bericht gewijzigd door rew op zondag 29 december 2013 14:38:22 (16%)

Dat lijken me realistische getallen.

Je moet ook bedenken hoe vaak je de volle stroom zult trekken bij lage uitgangsspanningen, dat hangt samen met de toepassing.
Een kortsluitvaste labvoeding hoort het continue vol te houden maar voor veel andere toepassingen is het geen ramp als hij na een paar minuten kortsluiting in de thermische beveiliging gaat. Die beveiliging in de 317 is in de praktijk overigens best goed.

Lees de datasheets ook goed, een LM317 is geen "transistor". [edit] Te laat, excuses.

@ benleentje, Dus beter uitrekenen dan uit datasheet halen.

JA reken het eens uit. Daar leer je het meeste van. Dan zal je ook zien wat het werkelijk maximum vermogen is. En kan je ook uitrekenen onder welke omstandigheden je 20W kan halen.

Theoretisch kan je zelfs ook 55W halen.

Ok, nog een poging dit keer.
Dit keer werk ik met de waarde van mijn transofrmator erbij.
Dit betekend een stroom van 1A op 24V zijn mijn maximale waardes.

Pdis = (24V-(24V-1.3V))* 1A = 1,3 W ?

Eerst eens met omgevingstemperatuur 25°C :

Rthkoelplaat = ((125°C - 25°C)/ 1,3W)- 5°C/W - 1,35 - 0,9 = 69,67°C/W ?

Is dit niet wat veel?

En ok, een chip geen transistor check

OK. Dat is als je uitgangspanning maximaal is. Maar wat nu als je uitgangsspanning 12V is en je daar een 1A belasting op gehangen hebt? Hoeveel is het vermogen in de LM317 dan?

Wat is de "worst case"?

Waar ik op doel is het volgende.

Pchip max= (Tmax-tamb)/Rthjc= (125-25)/5.5= 18.18W

Dus met andere woorden als je de perfecte koelplaat weet vinden zonder verliezen in de koelpasta dan zal je bij 18,18W een chip temperatuur berieken van 125°C.

Als je 20W wilt halen dan geld

Pmax =(Tmax-Tamb)/Rthjc
20 = (125-Tamb)/5.5
20 = 125/5.5 - Tamb/5.5

Tamb=(125/5.5-20)*5.5= 15°C

Zou zou je ook theoretisch bij -177,5°C 55W uit de chip kunnen halen.

Waarom geven ze dan toch 20W op. Omdat de chip overal thermisch op beveiligd is en die pas bij 20W belasting op 25°C ingaat. De chip temperatuur word dan ook hoger dan die 125°C.

Ook zal in de praktijk de stroombegrenzing niet bij 1,5A ingaan maar bij een hogere stroom. Staat ook in de datasheet. De chip kan dus best meer verduren als er zo op het eerste gezicht vermeld is. Maar daar op vertrouwen zou ik niet zonder meer doen en kan je beter een ontwerp maken waarin de chip veilig gebruikt word. De bekende SOA dus.

Ook kan de chip in een piek best wel even 55W verwerken maar dan mag dat bv maar veel korter dan een seconde.

Op 29 december 2013 15:46:06 schreef Mistertimmy952:
Ok, nog een poging dit keer.
Dit keer werk ik met de waarde van mijn transformator erbij.
Dit betekend een stroom van 1A op 24V zijn mijn maximale waardes.
...

Is die 24 V al gelijkgericht of niet? Zo niet, dan krijg je een nog hogere spanning en een lagere stroom.

Op 29 december 2013 16:11:25 schreef rew:Maar wat nu als je uitgangsspanning 12V is en je daar een 1A belasting op gehangen hebt? Hoeveel is het vermogen in de LM317 dan?

Wat is de "worst case"?

Ik denk dat dit is op zijn minimale spanning de maximale stroom vragen.
Wat in mijn geval 2V en 1A is. Nu zit ik met het gevolgende probleem als ik dat nu in de formule gooi.

Pmax = 22V*1A = 22W

Dus zal dit weer negatief uitkomen. Nu aangezien de chip op zijn maximum is zal de chip de stroom laten dalen? juist? Zodanig dat het vermogen 20W is?

@benleentje : bedankt voor de uitleg, ik begrijp het volledig, bedankt voor de moeite. Ik kan nu vlot een koeling berekenen. Dank hiervoor ook aan de andere.

@r3dnax : de waardes zijn al gelijkgericht en dergelijke.

Zodanig dat het vermogen 20W is?

Dat is niet helemaal juist.
De chip gaat in zijn stroom begrenzing als de temperatuur te hoog word en of als zijn uitgaande stroom boven een bepaalde waarde komt. Het kijkt daarbij echt niet naar het vermogen.

Als je 2 verschillende ingang spanning kon kiezen welke 2 zou je dan kunnen gebruiken om de maximale stroom te halen? En hoe zou je dat kunnen doen?

Op 29 december 2013 23:55:06 schreef benleentje:
[...]Als je 2 verschillende ingang spanning kon kiezen welke 2 zou je dan kunnen gebruiken om de maximale stroom te halen? En hoe zou je dat kunnen doen?

De ingangsspanning die het dichste bij de uitgangspanning ligt?
Dus op 2V Zal hy nooit zijn maximale stroom bereiken?
Kan ik ergens weer vinden op welke minimun spanning hy zijn maximale stroom kan bereiken?