Zu Beginn der Konstruktionsphase haben wir freie Hand in der Auswahl der Kühlkörperform (Kühlvorrichtung), obgleich die logische Anforderung in den meisten Fällen lautet: so klein wie möglich, um möglichst wenig Platz auf der Leiterplatte zu verbrauchen, wenn es um kleinere Kühlvorrichtungen geht, die auf die Leiterplattenmontage ausgelegt sind.
Doch die Form ist wiederum oftmals mehr oder weniger durch die Anwendungsanforderungen vorgegeben, insbesondere bei sichtbaren Kühlkörpern z. B. an der Rückseite des Geräts. In diesem Fall ist die Größe vorbestimmt und die thermischen Eigenschaften lassen sich hauptsächlich durch die Höhe und Dichte von Kühlkörperlamellen beeinflussen.
Welche Optionen gibt es bei der Kühlkörperauswahl?
1) Falls die Einheiten eine Dispersion mit bis zu mehreren zehn Watt ermöglichen können sollen, fällt die Wahl üblicherweise auf Kühlkörper-Standardtypen, wie zum Beispiel auf dieser Abbildung zu sehen ist (1):
2) Bei mehreren zehn bis hundert Watt und gleichzeitigem geringstmöglichen Platzverbrauch funktioniert die Kühlung besser mit Kühlaggregaten oder mit wassergekühlten Kühlkörpern (2):
Aggregate und Wasserkühlung sind eine sehr effektive Lösung, doch es gibt natürlich eine Reihe von Komplikationen wie z. B. erhöhter Lärm aufgrund des Ventilators, eine schrittweise abnehmende Effizienz aufgrund von Staub und eine begrenzte Ventilatorlebensdauer. Die Wasserkühlung ist wieder ein anderes Kapitel und wird vor allem bei PCB-Halbleitern mit hoher Leistung und hoher Dichte eingesetzt.
Die gängigste Wahl sind somit Standardprofile. Selbstverständlich können auch Ventilatoren verwendet werden, wie am Beispiel von PC-Prozessoren zu sehen ist.
Für was steht das Standardprofil?
Die Antwort ist einfach – dies sind Kühlvorrichtungen, mit vielen verschiedenen Formen und Größen, die jedoch gemeinhin als Standardprodukt des Herstellers erhältlich sind. Dementsprechend weist der Kühlkörper keine komplett neue Form auf, die als Auftragsarbeit speziell auf Ihre Anforderungen zugeschnitten ist.
Ist es möglich, einen brandneuen Kühlkörper mit eigener Auslegung zu bekommen?
Ja, dies kommt tatsächlich relativ häufig vor, ist jedoch etwas kostspieliger. Solche Kühlkörper werden üblicherweise aus einem ganzen Aluminiumblock herausgefräst, sodass die Voraussetzungen und Möglichkeiten der Frästechnik berücksichtigt werden müssen. In diesen Fällen berät Sie der Hersteller gerne zu Dingen, auf die es zu achten gilt.
Gibt es eine Hybridlösung zwischen Standard-Kühlkörper und komplett neuer Konstruktion?
Ja, üblicherweise ist die beste Option die Verwendung eines Standardprofils und dessen herstellerseitige Anpassung an Ihre eigenen Anforderungen. Zu den gängigsten Anforderungen zählt die Anpassung von Abmessungen, Fräsen, Lamellenfräsen (z. B. extreme Lamellen), das Bohren verschiedener Löcher mit oder ohne Gewinde o.ä.. Üblicherweise rentieren sich solche Modifikationen direkt beim Hersteller bereits ab mehreren zehn oder hundert Einheiten.
Ist ein Kühlkörper mit Oberflächenbehandlung erforderlich?
Dies ist nicht nur eine ästhetische, sondern auch eine praktische Funktion, wie in unserem Artikel Welcher Kühlkörper soll bei Oberflächenbehandlungen ausgewählt werden? zusammengefasst wurde.
Aluminium weist ohne Oberflächenbehandlung trotz einer guten Wärmeleitfähigkeit eine außergewöhnlich geringe Emissivität auf. In geschlossenen, luftarmen Systemen, in denen Wärmestrahlung eine große Rolle spielt, können die schwarz eloxierten Kühlvorrichtungen auch die Effizienz unbeschichteter Aluminiumkühlvorrichtungen verdoppeln. Da eine schwarz eloxierte Verarbeitung relativ günstig ist, bieten sich ästhetische und praktische Anpassungen an.
Nach welchen Kriterien wird die ideale Kühlkörpergröße ausgewählt?
Der Wärmewiderstand Rth des Kühlkörpers, der in K / W gemessen wird, sagt im Wesentlichen aus, um wie viel Kelvin (C°) die Kühlkörpertemperatur ansteigt, wenn dieser auf 1 Watt erhitzt wird. Die detaillierte Berechnung der Temperaturbedingungen würde den Rahmen dieses Artikels sprengen, aber wir werden in Zukunft weitere Informationen zu diesem Thema anbieten.
Jedes Standardprofil weist je nach Länge einen Rth-Graphen auf. Es ist zu sehen, dass der Graph logarithmisch, nicht linear verläuft. Dies ist einfach ausgedrückt darauf zurückzuführen, dass die Dicke der Basis und folglich die Wärmeleitfähigkeit in der longitudinalen Richtung begrenzt ist.
Dies verdeutlicht, dass es keinen Sinn macht, die Länge des Kühlkörpers allzu weit zu erhöhen. Falls ein geringerer Wärmewiederstand erforderlich ist, ist vorzugsweise ein breiteres Profil mit ggf. höheren Lamellen zu verwenden.
Falls Sie Fragen in Bezug auf Kühlkörper oder Interesse an Kühlkörpern von Fischer elektronik haben, helfen wir Ihnen gerne über verkauf@soselectronic.de
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