Тепловое сопротивление радиатора: что подтверждает, а что нет этот показатель

В данной статье объясняется, как интерпретировать значение теплового сопротивления «радиатор-окружающая среда» и каковы пределы его достоверности. В ней не производится расчёт подходящего радиатора для конкретного тиристора, диода или твердотельного реле, и она не превращает страницу RITOKS, посвящённую семейству устройств, в точные тепловые характеристики конкретной модели.

Краткий обзор факторов, влияющих на решение о покупке

Ввод данных для принятия решения	Покупатель должен подтвердить	Требуемые доказательства
Тепловой путь	Какие две контрольные точки соединяет эта линия	Чётко определённое значение Rθ и единицы измерения
Теплопоступление	Максимальная рассеиваемая мощность устройства в условиях реального режима работы	Точная кривая или формула потери мощности устройства
Окружающая среда	Внутренние условия окружающей среды, воздушный поток, высота над уровнем моря и близлежащие источники тепла	Условия испытаний и сведения о снижении номинальных параметров
Сборка	Опорная пластина, прокладка, плоскостность и давление крепления	Подробная инструкция по установке
Предельное значение температуры	Допустимая температура соединения или корпуса с расчетным запасом	Точные данные о полупроводниках

Начнём с понятия «тепловое сопротивление»

Тепловое сопротивление отражает повышение температуры, связанное с каждым ваттом тепла, проходящим по заданному пути. Таким образом, значение «от радиатора до окружающей среды» относится к радиатору и окружающему его воздуху; оно не всегда соответствует значению «от перехода до окружающей среды» установленного полупроводникового узла. При указании любого числа следует учитывать обе эти точки отсчета.

Более низкое значение, как правило, указывает на меньший рост температуры на ватт, если при сравнении используются одинаковые определения и условия. Небезопасно сравнивать два числа, если одно из них измерено с использованием принудительной вентиляции, а другое — при естественной конвекции, либо если их ориентация и эталонная температура различаются.

Создайте полную цепочку повышения температуры

Полный путь может включать сопротивление от перехода к корпусу внутри полупроводника, сопротивление от корпуса к радиатору через границу раздела и сопротивление от радиатора к окружающей среде. Умножьте каждое соответствующее сопротивление на количество тепла, протекающее через данный участок, а затем прибавьте соответствующие повышения температуры к заданной эталонной температуре окружающей среды.

Не во всех технических паспортах этот путь представлен одинаково. В некоторых сборках предусмотрена опорная пластина или теплоотвод; в других приводятся предельные значения температуры корпуса вместо полного расчета температуры перехода. Следуйте точно методу, указанному производителем, и ни в коем случае не добавляйте слагаемые, в которых используются несовместимые точки отсчета.

Ознакомьтесь с условиями тестирования, указанными рядом с номером

Эффективность радиатора зависит от его ориентации, расстояния между ребрами, скорости воздушного потока, качества поверхности и способа поступления тепла в основание. Характеристики при естественной конвекции особенно чувствительны к тому, позволяют ли каналы между ребрами теплому воздуху свободно подниматься вверх. Указание значения без указания условий испытаний не является достаточным основанием для покупки.

В данных по принудительной вентиляции должны указываться расход воздуха или скорость воздушного потока, а также метод измерения. Расход воздуха, указанный на заводской табличке вентилятора и измеренный без ограничений, не свидетельствует о том, что такой же расход будет наблюдаться при прохождении воздуха через загруженный корпус, воздуховод или ребристый радиатор. Потери давления и рециркуляция могут снизить фактическую эффективность охлаждения.

Включить теплопроводящий интерфейс

Контакт между базой полупроводника и радиатором не является идеальным. На повышение температуры корпуса относительно радиатора влияют плоскостность поверхности, шероховатость, загрязнения, изолирующие прокладки, смазка и усилие крепления. Конструкция и монтаж соединительного интерфейса должны осуществляться в строгом соответствии с инструкциями по эксплуатации конкретного устройства и используемых материалов.

Не следует полагать, что увеличение количества смеси всегда улучшает теплопередачу. Избыток материала может привести к увеличению толщины линия склеивания, а электроизолирующая прокладка может повысить тепловое сопротивление. Укажите выбранный интерфейс в спецификации материалов, а не рассматривайте его как вопрос личного предпочтения монтажника.

Отделение оценки от проверки

Опубликованный показатель теплоотдачи является одним из исходных данных для теплового расчета. Для подтверждения необходимо провести отслеживаемый расчет с использованием точных данных о потерях и предельных значениях устройства, а затем провести проверку, требуемую для реальной сборки. Необходимо зафиксировать данные об измеренной точке, нагрузке, температуре окружающей среды и времени стабилизации.

Результат относится к протестированной конфигурации. Изменение системы вентиляции корпуса, расстояния между устройствами, ориентации монтажа или типа полупроводника может потребовать повторного расчета. Фотография крупного экструдированного профиля ни в коем случае не является эквивалентом задокументированного теплового пути.

Соберите пакет доказательств до получения одобрения

Составьте один контрольный лист для предлагаемого кода заказа радиатора силового модуля. В одном столбце укажите исходные данные проекта, а в другом — подтверждающие данные поставщика. Укажите точные номера страниц, чертежи, графики и таблицы, использованные при принятии решения, включая дату их редакции или получения. Страница с описанием категории может определить контекст семейства продуктов, но точные номинальные характеристики или заявления о соединительных возможностях должны соотноситься с указанной в предложении конфигурацией.

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.

Контроль изменений в процессе поиска поставщиков

Пока поставщики готовят ответы, оставьте техническое задание в неизменном виде. Если изменятся нагрузка, напряжение, условия эксплуатации, режим работы, тип корпуса, способ охлаждения или требуемая выходная мощность, выпустите обновленное техническое задание и попросите каждого поставщика вновь подтвердить соответствие предлагаемого решения. В противном случае два коммерческих предложения могут казаться сопоставимыми, хотя и отвечают разным техническим требованиям.

Предлагаемый заменитель вновь проходит ту же процедуру проверки доказательств. Совпадения размеров, похожей фотографии товара или одинакового рейтинга в заголовке недостаточно. Заменитель должен соответствовать требуемым функциям и условиям, что должно быть подтверждено собственной точной документацией.

Распространенные ошибки при проведении закупок

• Выбор радиатора для силового модуля на основе одного номинального показателя при отсутствии информации о конкретных условиях эксплуатации.
• Использование кривой, схемы подключения или заявленных технических характеристик соседней модели.
• Сравнение данных для свободного воздуха, номинальных значений или максимальных значений для данной серии с рабочей точкой установки.
• Рассматривать входящие в комплект аксессуары и функции системы как нечто само собой разумеющееся, исходя из названия продукта.
• Утверждение замены без повторного рассмотрения технических доказательств.

Не сравнивайте значения теплового сопротивления между радиатором и окружающей средой, измеренные при разных скоростях воздушного потока или при различной ориентации ребер. В рамках одного теплового анализа учитывайте потери в полупроводнике, сопротивление границы раздела и температуру окружающей среды на входе; одна только длина экструдированного профиля не является доказательством рабочих характеристик.

Как сравнивать предложения поставщиков

Точка сравнения	Необходимые доказательства	Не принимать
Определение	Указаны опорные точки и значения °C/Вт или К/Вт	Необозначенный показатель “тепловых характеристик”
Конвекция	Выявлены условия естественной или принудительной вентиляции	Предполагается, что количество болельщиков будет достаточным
Источник тепла	Точные габариты и условия тепловой нагрузки	Любой модуль на той же основе
Монтаж	Доступны инструкции по подключению и давлению	Сухой контакт или произвольное смазывающее вещество
Проверка	Температура сборки проверялась в условиях заданного режима работы	Измерение температуры при прикосновении или кратковременное испытание без нагрузки

Приведите все предложения по радиаторам для силовых модулей к единому формату заявки. Рядом с каждым значением указывайте версии документа, условия испытаний и нерешенные вопросы. Предложение может оставаться коммерчески привлекательным, даже если оно технически неполно, но информация об отсутствующих данных должна оставаться видимой до тех пор, пока проблема не будет решена.

Рабочий процесс принятия решений

• Определите конкретный полупроводник и метод расчета его максимальных потерь.
• Определите максимальную температуру окружающей среды внутри помещения и допустимую температуру устройства.
• Перечислите все отрезки термосопротивления с соответствующими контрольными точками.
• Выберите радиатор с учетом предполагаемой ориентации и условий воздушного потока.
• Укажите материал интерфейса и способ крепления.
• Проведите испытания собранной системы при заданной нагрузке и в заданных условиях окружающей среды.

Определите точную модель полупроводника и его потери при предполагаемом коэффициенте загрузки, затем установите допустимую температуру корпуса или перехода, а также максимальную температуру окружающей среды на входе радиатора. Запросите данные о сопротивлении радиатора в условиях предполагаемой конвекции или воздушного потока и отдельно проверьте сопротивление межфазного сопряжения.

Контрольный список по подготовке запроса предложений

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.

• Точная модель полупроводника и монтажная площадка
• Наихудший вариант потери мощности и коэффициент заполнения
• Требуемое тепловое сопротивление между раковиной и окружающей средой
• Естественная или принудительная вентиляция
• Ориентация, ограждение и внутренний микроклимат
• Требования к материалам интерфейса и способам крепления
• Чертеж, условия испытаний, количество и место назначения

Запросите актуальную версию технического паспорта, а также информацию о сфере действия любых сертификатов, заявлений о совместимости или эксплуатационных характеристиках. Укажите количество и пункт назначения после технических данных, чтобы коммерческие условия не затмевали нерешенные технические вопросы.

Условия остановки перед отправкой заказа

Не оформляйте заказ, если неизвестны критически важные входные данные приложения, указанная модель является неоднозначной, требуемые технические характеристики подтверждаются только документацией другого производителя или условия монтажа выходят за рамки имеющихся данных. Речь идет о пробелах в инженерных расчетах, а не о редакторских деталях.

В протоколе утверждения должно быть указано, что именно предусматривает выбранный пункт, что не входит в его сферу применения и какие именно документы служат основанием для принятого решения. В случае изменения заявки или кандидата следует повторно провести соответствующие проверки, а не переносить предыдущий вывод на новый случай.

Часто задаваемые вопросы

Обеспечивает ли радиатор с коэффициентом 1 °C/Вт поддержание температуры каждого устройства на 1 °C выше температуры окружающей среды?

Нет. Повышение температуры зависит от теплового потока, заданного теплового пути и всех дополнительных сопротивлений в сборке.

Можно ли напрямую сравнивать °C/Вт и К/Вт?

Что касается перепадов температур, их численное значение равнозначно, однако траектория и условия испытаний все равно должны совпадать.

Имеет ли радиатор большего размера всегда меньшую номинальную мощность?

Не обязательно. На производительность влияют геометрия, эффективность ребер, воздушный поток, ориентация и распределение тепла.

Сопутствующие продукты и рекомендации RITOKS

Используйте эти ссылки в качестве отдельных записей о категориях и товарах. Контекстная ссылка не подразумевает взаимозаменяемости, совместимости или утвержденной системной комбинации.

Категория товаров «Радиаторы для силовых модулей»

Радиаторы для алюминиевых силовых модулей

Радиаторы SF с принудительной циркуляцией воздуха для силовых модулей

Руководство по выбору радиаторов SSR

Технические справочные материалы

Данные первоисточники от производителей подтверждают лишь общие концепции, указанные ниже. Характеристики их продукции, схемы и сертификаты не распространяются на продукцию компании RITOKS.

OMRON, Дополнительная информация о твердотельных реле

Подтверждается определение термического сопротивления и необходимость согласования характеристик радиатора с условиями монтажа и нагрузки. Значения для моделей OMRON не применимы к радиаторам RITOKS.

OMRON, Меры безопасности при использовании твердотельных реле

Уделяет внимание монтажным поверхностям, теплопроводящим прокладкам и условиям окружающей среды. Не допускает сборку с использованием RITOKS.

Запросить обзор конкретной модели

Отправьте требования к заказу, конкретные вопросы по документации, количество и место назначения через контактную форму RITOKS. Запрос предложения (RFQ) предполагает рассмотрение конкретной модели; настоящее руководство не утверждает схему подключения, монтаж или автоматическую замену.

Связаться с RITOKS