Jäähdytyselementin lämpövastus: mitä luokitus osoittaa ja mitä se ei osoita

Tässä artikkelissa selitetään, miten lämpöjohtavuusarvo (sink-to-ambient) luetaan ja missä sen pätevyys päättyy. Artikkelissa ei lasketa hyväksyttyä jäähdytyselementtiä tietylle SCR:lle, diodille tai SSR:lle, eikä se muuta tuoteperheen RITOKS-sivua tarkaksi mallikohtaiseksi lämpötekniseksi todisteeksi.

Ostopäätös lyhyesti

Päätöksen perustelut	Ostajan on vahvistettava	Vaadittavat todisteet
Lämpöpolku	Mitkä kaksi vertailupistettä luokitus yhdistää	Selkeästi määritelty Rθ-arvo ja yksiköt
Lämmönsyöttö	Laitteen pahin mahdollinen tehohäviö todellisissa käyttöolosuhteissa	Laitteen menetyskäyrän tai -kaavan tarkka muoto
Ympäristö	Sisäilman olosuhteet, ilmavirtaus, korkeus merenpinnasta ja lähellä olevat lämmönlähteet	Testausolosuhteet ja tehonrajoitustiedot
Kokoonpano	Aluslevy, rajapintamateriaali, tasaisuus ja kiinnityspaine	Tarkat asennusohjeet
Lämpötilaraja	Sallittu liitos- tai kotelon lämpötila suunnittelumarginaalilla	Tarkat puolijohdetiedot

Aloitetaan lämpövastuksen merkityksestä

Lämpövastus ilmaisee lämpötilan nousun, joka liittyy jokaiseen määritetyn reitin läpi kulkevaan lämmön wattiin. Lämmönsiirtimen ja ympäröivän ilman välinen arvo koskee siis lämmönsiirtäjää ja sitä ympäröivää ilmaa; se ei välttämättä ole asennetun puolijohdekokoonpanon liitoskohdan ja ympäröivän ilman välinen arvo. Huomioi nämä kaksi vertailupistettä jokaisen arvon yhteydessä.

Pienempi arvo tarkoittaa yleensä pienempää lämpötilan nousua wattia kohden, kun vertailussa käytetään samaa määritelmää ja samoja olosuhteita. Kahden luvun vertailu ei ole luotettavaa, jos toinen on mitattu pakotetulla ilmankierrolla ja toinen luonnollisella konvektiolla tai jos niiden suunta ja lämpötilaviite ovat erilaiset.

Rakenna täydellinen lämpötilan nousun ketju

Koko reitti voi sisältää puolijohteen sisäisen liitoskohtien ja kotelon välisen vastuksen, rajapinnan kautta kulkevan kotelon ja siipin välisen vastuksen sekä siipin ja ympäristön välisen vastuksen. Kukin kyseessä oleva vastus kerrotaan kyseisen segmentin läpi kulkevalla lämmönmäärällä, minkä jälkeen lasketaan yhteen asiaankuuluvat lämpötilan nousut määriteltyyn ympäristön vertailulämpötilaan nähden.

Kaikissa tuotetiedoissa ei esitetä lämpöpolkua samalla tavalla. Joissakin kokoonpanoissa on mukana pohjalevy tai lämmönjakaja; joissakin ilmoitetaan kotelon lämpötilarajat täydellisen liitoskohdan laskelman sijaan. Noudata tarkasti valmistajan menetelmää äläkä koskaan lisää termejä, joissa käytetään yhteensopimattomia vertailupisteitä.

Lue numeron vieressä olevat testiehdot

Jäähdytyselementin suorituskyky riippuu sen asennussuunnasta, ripojen välisestä etäisyydestä, ilman virtausnopeudesta, pinnan viimeistelystä sekä siitä, miten lämpö siirtyy pohjaan. Luonnollisen konvektion mukaiset suoritusarvot riippuvat erityisesti siitä, päästävätkö ripakanavat lämpimän ilman nousemaan vapaasti. Luku, josta puuttuvat testausolosuhteet, ei ole riittävä peruste ostopäätökselle.

Ilmankierron tiedoissa on mainittava ilmavirta tai ilman nopeus sekä mittausmenetelmä. Tuulettimen tyyppikilvessä ilmoitettu, ilman esteitä mitattu ilmavirta ei takaa samaa virtausta kuormitetun kotelon, kanavan tai jäähdytysripoalueen läpi. Painehäviö ja ilman kierrätys voivat vähentää tosiasiallisesti käytettävissä olevaa jäähdytystehoa.

Lisää lämpöliitäntäaine

Puolijohteen pohjan ja jäähdytyselementin välinen kosketus ei ole täydellinen. Pinnan tasaisuus, karheus, epäpuhtaudet, eristyspalat, rasva ja kiinnitysvoima vaikuttavat kotelon ja jäähdytyselementin väliseen lämpötilan nousuun. Liitäntä on suunniteltava ja asennettava tarkasti laitteen ja materiaalin ohjeiden mukaisesti.

Älä oleta, että lisäämällä enemmän seosta lämmönsiirto paranee aina. Ylimääräinen materiaali voi lisätä liitoskerroksen paksuutta, ja sähköä eristävä alusta voi lisätä lämpövastusta. Kirjaa valittu rajapinta osaksi materiaaliluetteloa sen sijaan, että käsittelisit sitä asentajan valintana.

Arvostelu erillään todisteesta

Julkaistu lämmönpoistokapasiteetti on yksi lämpösuunnittelun lähtötieto. Todentaminen edellyttää jäljitettävää laskelmaa, jossa käytetään laitteen tarkkoja häviöarvoja ja raja-arvoja, minkä jälkeen suoritetaan varsinaisen kokoonpanon edellyttämä tarkistus. Mittauskohta, kuormitus, ympäristön lämpötila ja vakautumisaika on kirjattava muistiin.

Tulos koskee testattua kokoonpanoa. Kotelon ilmanvaihdon, laitteiden välisten etäisyyksien, asennussuunnan tai puolijohdetyypin muuttaminen voi edellyttää laskelman uusimista. Valokuva suuresta profiilista ei missään tapauksessa vastaa dokumentoitua lämmönkulkureittiä.

Laadi todistusaineisto ennen hyväksyntää

Laadi yksi tarkastuslomake ehdotetulle tehomoduulin jäähdytyselementin tilauskoodille. Kirjaa projektin lähtötiedot yhteen sarakkeeseen ja toimittajan toimittamat todisteet toiseen. Kirjaa tarkasti päätöksenteossa käytetyt sivut, piirustukset, käyrät ja taulukot, mukaan lukien niiden versio- tai hakupäivämäärät. Luokkasivu voi luoda tuoteryhmän kontekstin, mutta tarkka luokitus tai liitäntävaatimus on voitava jäljittää tarjotun kokoonpanon perusteella.

Check that every accepted value describes the same orderable item. For a heatsink quotation, match the drawing, mounting footprint, airflow conditions and thermal-resistance evidence to the same quoted configuration. Do not combine a family maximum from one variant, a drawing from another and an optional feature from a third. Mark unresolved fields explicitly instead of allowing them to disappear in the commercial quotation.

Muutosten hallinta hankintaprosessin aikana

Pidä sovellustiedot jäädytettyinä, kunnes toimittajat ovat vastanneet. Jos kuormitus, jännite, ympäristöolosuhteet, käyttöolosuhteet, kotelo, jäähdytystapa tai vaadittu teho muuttuvat, julkaise päivitetyt tiedot ja pyydä kutakin toimittajaa vahvistamaan ehdokas uudelleen. Muussa tapauksessa kaksi tarjousta saattaa näyttää vertailukelpoisilta, vaikka ne vastaisivatkin erilaisiin teknisiin vaatimuksiin.

Ehdotettu korvaava tuote arvioidaan samojen arviointikriteerien perusteella. Pelkkä samankokoisuus, samankaltainen tuotekuva tai yhtä korkea arvosana otsikossa ei riitä. Korvaavan tuotteen on täytettävä vaaditut toiminnot ja ehdot omalla, tarkalla dokumentaatiollaan.

Yleisiä hankintavirheitä

• Tehomoduulin jäähdytyselementin valinta yhden nimellistehon perusteella jättämällä sovelluksen konteksti määrittelemättä.
• Käyttämällä viereisen mallin käyrää, liitäntäkaaviota tai suorituskykyväitettä.
• Vapaassa ilmassa mitattujen, nimellisten tai perheen enimmäisarvojen vertailu sovelluksen toimintapisteeseen.
• Tuotteen nimestä voidaan päätellä, mitä lisävarusteita ja järjestelmätoimintoja tuote sisältää.
• Korvaavan todisteen hyväksyminen ilman, että teknisten todisteiden tarkastelua aloitetaan uudelleen.

Älä vertaa jäähdytyselementin ja ympäristön välisiä lämpövastusarvoja, jotka on mitattu erilaisilla ilmavirtauksilla tai eri suuntaisilla jäähdytysripoilla. Ota samassa lämpöanalyysissä huomioon puolijohteiden häviöt, rajapintavastus ja sisääntulon ympäristön lämpötila; pelkkä ekstruusiopituus ei ole osoitus suorituskyvystä.

Kuinka vertailla toimittajien tarjouksia

Vertailukohta	Vaadittavat todisteet	Älä hyväksy
Määritelmä	Ilmoitetut vertailupisteet ja °C/W tai K/W	Määrittelemätön “lämpötehokkuusluku”
Konvektio	Luonnolliset tai pakotetut ilmavirtausolosuhteet on tunnistettu	Katsomossa olevien kannattajien määrän oletetaan olevan riittävä
Lämmönlähde	Tarkka tilantarve ja lämmöntuotto-olosuhteet	Mikä tahansa moduuli, joka perustuu samaan pohjaan
Asennus	Käyttöliittymä- ja paineohjeet saatavilla	Kuiva kosketuspinta tai mikä tahansa rasva
Validointi	Kokoonpanon lämpötila on tarkastettu määritellyissä käyttöolosuhteissa	Kosketuslämpötila tai lyhyt tyhjäkäyntitesti

Yhdenmukaista kaikki Power Module -jäähdytyselementtiä koskevat tarjoukset saman sovellustietueen mukaisiksi. Kirjaa kunkin arvon viereen asiakirjan versiot, testausolosuhteet ja avoimet kysymykset. Tarjous voi olla kaupallisesti kiinnostava, vaikka se olisi teknisesti puutteellinen, mutta puuttuvat todisteet on pidettävä näkyvillä, kunnes asia on selvitetty.

Päätöksentekoprosessi

• Määritä tarkka puolijohde ja sen pahimman tapauksen häviömenetelmä.
• Määritä sisäilman enimmäislämpötila ja laitteen sallittu enimmäislämpötila.
• Luettele kaikki lämpövastussegmentit ja niihin liittyvät vertailupisteet.
• Valitse jäähdytyselementti sen suunnan ja ilmavirtausolosuhteiden mukaan, joissa sitä on tarkoitus käyttää.
• Määritä liitännän materiaali ja kiinnitystapa.
• Tarkista koottu järjestelmä määritellyllä kuormituksella ja määritellyissä ympäristöolosuhteissa.

Määritä tarkka puolijohde ja sen häviö suunnitellulla käyttöasteella, ja määritä sitten sallittu kotelon tai liitoskohdan lämpötila sekä jäähdytyselementin sisäänmenon enimmäisympäristölämpötila. Pyydä jäähdytyselementin vastusarvo suunnitelluissa konvektio- tai ilmavirtausolosuhteissa ja tarkista liitäntä erikseen.

Tarjouspyynnön laatimisen tarkistuslista

A useful RFQ for a power module heatsink is concise enough to answer and complete enough to prevent silent assumptions. Identify unknown values as questions and require an exact orderable code rather than a generic family recommendation.

• Tarkka puolijohdemalli ja asennusalusta
• Pahin mahdollinen tehohäviö ja käyttöaste
• Vaadittu lämpövastus pesualtaan ja ympäristön välillä
• Luonnolliset tai koneelliset ilmanvaihto-olosuhteet
• Suunta, kotelo ja sisäilma
• Liitäntämateriaali ja asennusvaatimukset
• Piirros, testausolosuhteet, määrä ja toimituskohde

Pyydä tiedot nykyisestä tuotetiedotteen versiosta sekä mahdollisten sertifiointien, yhteensopivuus- tai suorituskykyväitteiden laajuudesta. Kirjaa määrä ja toimituskohde teknisten tietojen jälkeen, jotta kaupalliset ehdot eivät peitä ratkaisemattomia teknisiä kysymyksiä.

Tilauksen vapauttamista edeltävät pysäytysolosuhteet

Älä hyväksy tilausta, jos jokin sovelluksen kannalta kriittinen syöttötieto puuttuu, tarjouksessa mainittu malli on epäselvä, vaadittu nimellisteho perustuu ainoastaan toisen valmistajan asiakirjaan tai asennusolosuhteet eivät kuulu käytettävissä olevien tietojen piiriin. Nämä ovat teknisiä puutteita, eivät toimituksellisia yksityiskohtia.

Hyväksymispöytäkirjassa tulisi mainita, mitä valittu kohde koskee, mitä jää sen soveltamisalan ulkopuolelle ja mitkä tarkat asiakirjat tukevat päätöstä. Jos hakemus tai ehdokas muuttuu, aloita kyseiset tarkastukset alusta sen sijaan, että soveltaisit aiempaa päätelmää.

Usein kysytyt kysymykset

Pitääkö 1 °C/W:n lämpönielu jokaisen laitteen lämpötilan 1 °C ympäristön lämpötilaa korkeampana?

Ei. Lämpötilan nousu riippuu lämmönvirtauksesta, määritetystä lämpöreitistä sekä kaikista kokoonpanon muista vastuksista.

Voinko verrata °C/W- ja K/W-arvoja suoraan keskenään?

Lämpötilaerojen osalta niiden numeerinen suuruus on sama, mutta reitin ja testausolosuhteiden on silti vastattava toisiaan.

Onko suuremmalla jäähdytyselementillä aina pienempi nimellisteho?

Ei välttämättä. Geometria, siipien tehokkuus, ilmavirtaus, suunta ja lämmön leviäminen vaikuttavat kaikki suorituskykyyn.

Aiheeseen liittyvät RITOKS-tuotteet ja ohjeet

Käytä näitä linkkejä erillisinä luokka- ja tuotetietoina. Kontekstuaalinen linkki ei tarkoita, että tuotteet olisivat keskenään vaihdettavissa, yhteensopivia tai että järjestelmien yhdistelmä olisi hyväksytty.

Tuoteryhmä: Tehomoduulien jäähdytyselementit

Alumiiniset tehomoduulien jäähdytyselementit

SF-tyyppiset pakotetulla ilmankierrolla toimivat jäähdytyselementit tehomoduuleille

SSR-jäähdytyselementtien valintaopas

Tekniset viitteet

Nämä alkuperäisten valmistajien lähteet tukevat ainoastaan jäljempänä esitettyjä yleisiä periaatteita. Niiden tuotteiden tekniset tiedot, kaaviot ja hyväksynnät eivät koske RITOKS-tuotteita.

OMRON, lisätietoja puolijohdereleistä

Tukee lämpövastuksen määritelmää sekä tarvetta sovittaa jäähdytyselementin suorituskyky, kiinnitys ja kuormitusolosuhteet toisiinsa. OMRON-mallien arvot eivät ole sovellettavissa RITOKS-jäähdytyselementteihin.

OMRON, puolijohdereleiden turvallisuusohjeet

Ottaa huomioon kiinnityspinnat, lämmönsiirtomateriaalit ja ympäröivät olosuhteet. Se ei hyväksy RITOKS-asennusta.

Pyydä tarkka malliarviointi

Lähetä hakemusvaatimukset, tarkat asiakirjoja koskevat kysymykset, määrä ja toimituskohde RITOKS-yhteydenottolomakkeen kautta. Tarjouspyyntö edellyttää tarkan mallin tarkastelua; tässä oppaassa ei hyväksytä johdotussuunnitelmaa, asennusta tai automaattista korvaavaa tuotetta.

Ota yhteyttä RITOKSiin