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Hallo,

ich muss so rund 20w von einem Tip127 abführen.
Da etwas abstand zwischen Tip127 und Kühlkörper echt komfortabel wäre habe ich gerade darüber nachgedacht so ein Wärmeleitpad zu verwenden. Kann man mit so einen ding 20w von einer 1cm2 Fläche abführen?

Für mich wirkt das Teil irgendwie so als würde es wärme nicht leiten sondern isolieren.

https://www.ebay.de/itm/EC360-BLUE-5W-mK-Warmeleitpad-100-x-100-x-0-5-mm-I-GPU-RAM-ThermalPad/111316219958

Grüße
Franz

» Hallo,
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» ich muss so rund 20w von einem Tip127 abführen.
» Da etwas abstand zwischen Tip127 und Kühlkörper echt komfortabel wäre habe
» ich gerade darüber nachgedacht so ein Wärmeleitpad zu verwenden. Kann man
» mit so einen ding 20w von einer 1cm2 Fläche abführen?

Jeglicher Abstand vom Kühler wird dir den Halbleiter grillen. Bei 20 Watt ist das TO-220-Gehäuse echt schon am Limit, selbst bei direkter Montage mit nur Wärmeleitpaste dazwischen. Zumindest wenn du diese Leistung dauerhaft vom Halbleiter abforderst. Kurzzeitig ist bei entsprechender Montage wesentlich mehr möglich.

Dein Isolierpad wirkt elektrisch isolierend, steht auch so im Datenblatt. Für 20 Watt Dauerleistung ist dieses Isolierpad in deinem Fall ungeeignet.

LG Sel

Edit:
Das Pad leitet ganz gewiss Wärme.
Wenn du Abstand zwischen Kühler und Halbleiter brauchst, so kannst du mittels einem sehr eben geschliffenen Alublock arbeiten. Dieser muß zwischen Transistor (der zur Isolierung mit Glimmerplättchen aufgeschraubt sein kann + Wärmeleitpaste) und Kühler geschraubt werden, ebenfalls Wärmeleitpaste reichlich verwenden. Der Block sollte mindestens 2x so groß wie der Transistor sein (Wärmekapazität), Dicke nicht über 10...15mm.
Insgesamt wäre für 20 Watt Dauerleistung ein Transistor in größerem Gehäuse die bessere Alternative.

» Für 20 Watt Dauerleistung ist dieses Isolierpad in deinem Fall ungeeignet.

So sehe ich das auch.

Bei einer Fläche von 1cm² hat es einen thermischen Widerstand von 1K/W. Bei 20W hast du dementsprechend eine Temperaturdifferenz von 20K über dem Pad.

Wie sieht denn deine Anwendung aus?

Hallo,
es wurde bereits gesagt, dass das grenzwertig ist - aber Du solltest rechnen:
der TIP127 hat einen Wärmewiderstand von ~2K/W und eine max. Sperrschichttemperatur von 150°. Ich würde bei der Auslegung je nach Ansprüchen an die Lebensdauer des Transistors auf max. 100-120°C gehen
Bei 20W und einer Umgebungstemperatur von geschätzt mal 40°C (heisser Sommer, direktes Sonnenlicht, eingeschränkter Luftzug) hast Du eine Temperaturdifferenz zwischen Sperrschicht und Gehäuse von 20W * 2K/W = 40°C durch die Verlustleistung, dazu addiert sich die Raumtemperatur , das ergibt 80°. Liegt jetzt Dein Limit für die Sperrschichttemperatur bei 120° (das ist schon sehr sportlich, für den Dauerbetrieb würde ich deutlich darunter bleiben!), dann bleiben Dir noch ganze 40° als Wärmedifferenz zwischen Umgebungstemperatur und Sperrschicht. Für den Wärmeübergang vom Gehäuse auf den Kühlkörper kannst Du etwa 0,5-1K/W annehmen, Bei 20W wäre für den Kühlkörper ein Wärmewiderstand vom 1-1,5K/W gefordert - das wäre schon recht groß. Selbst Wenn Du jetzt sehr gute Wärmeleitmaterialien zwischen Transistor und Kühlkörper einsetzen würdest, bringt das keine nennenswerte Verbesserung. Also dickerer Transistor! Im Einzelfall kann auch die Parallelschaltung von Transistoren was bringen, man erreicht eine bessere Wärmeverteilung über der Kühlfläche und durch deren thermische Parallelschaltung halbieren sich die betreffenden gesamt-Wärmewiderstände - dem stehen natürlich die schaltungstechnischen Maßnahmen bei elektrischer Parallelschaltung entgegen - das hilft also nicht immer. Auch die "aktive" Kühlung durch einen Lüfter könnte die Lage entspannen - hat natürlich auch wieder Nachteile. Die entscheidende Frage wäre aber, ob die 20W eine Dauerlast oder eher seltene Spitzenlast darstellen. Spitzenlasten kann man auch durch Massen mit einer guten Wärmespeicherung und Trägheit (bei guter Wärmeleitung!) abfangen. Bei Dauerlasten bringt das nix. Bei Eigenbauten birgt das thermische Verhalten etliche Unsicherheiten, so ist ein ausreichender Sicherheitsabstand zu Grenzwerten (max. Sperrschichttemperatur) dringend zu empfehlen. Für's erste würde ich da bei 100°C bleiben - das reicht schon aus, um sich die Finger am Kühlkörper richtig zu verbrennen. Und unter der Bedingung wird die Kühlung nur mit Kühlkörper (<1K/W!!) für den TIP127 unrealistisch.
Infos zu der Kühlung von Halbleitern und den verschiedenen Möglichkeiten bei derer Montage (Wärmeleitung) und zur Auswahl von Kühlern und Wärmeleitmaterialien findest Du auf den Seiten von Fischer Elektronik (googeln).
Grüße
Hartwig

Ein kleiner Erfahrungsbericht aus meiner "Jugendsündenpraxis":

ich durfte ein Dimmerpack für eine Freund bauen. 6 Dimmer die je 1kW Dauerlast tragen sollten (es handelte sich um 1kW Scheinwerfer).
Ganze 10 Minuten hielt meine Konstruktion der Dauerbelastung stand. Ich verwendete einen Triac im TO220-Gehäuse, direkt mit Wärmeleitpaste auf einen (wahrscheinlich auch noch zu kleinen) Kühlkörper geschraubt.
Die Leiterplatte (damals verwendete ich noch Pertinax) war an der Kühlkörperstelle dunkelbraun (ins schwarze tendierend) verfärbt, alles Triacs durchlegiert.
Später verwendete ich für vergleichbare Anwendungen 35A Triacs im ISOTOP-Gehäuse (Montagefläche wie TO3), verkabelte den Laststromkreis mit 2,5qmm.
und konnte damit im Dauerbetrieb 2kW-Scheinwerfer bequem steuern. Die Kürhlkörper waren so groß wie eine Europakarte und beherbergten 2 dieser Triacs.

Laut meinen Informationen entstehen an einem Triac ca 1,5-2V Spannungsabfall. Die abzuführende Leistung beträgt folglich ca. 8-10W bei 4,3A Laststrom (bei einem .1kW Scheinwerfer).
Mit derart kleinen Gehäusebauformen ist es schwer, größere Leistungen abzuführen. Auch ich würde raten, andere Halbleiter zu verwenden oder gar die hohe Leistungsabgabe durch ein anderes Schaltungsdesign zu verhindern. Außer Du planst etwas zu beheizen

Gruß
Ralf

Meine Erfahrungen begründen sich vorrangig auf dem Bau von linearen Netzteilen. Da kann man wirklich echt testen welche Leistungen welche Halbleitergehäuse mit welchen Kühlkörpern bei verschiedener Montage und verschiedenen Bedingungen rundum ableiten können. Klar gibts auch paar Tricks, wie man zu kleine Kühlkörper noch bissel "aufpimpen" kann.

Bei mir gilt so eine Art Grundsatz: Alles was wärmer wird als 3 Sekunden erträglicher Fingerkontakt, das ist zu heiß und muß mehr und besser gekühlt werden. Ich übertreibe es dabei gerne auch, wenns auf die Kühlung wirklich ankommt. Also Pappkarton drüberstülpen (statt Gehäuse), Handtuch über die Platine legen und Leistungen austesten. Natürlich sollte man dabei aufpassen und die Sache nicht unbeaufsichtigt vor sich hin schmoren lassen, erst recht nicht wenn Netzspannung mit im Spiel ist. Niemals mit voller Leistung testen, immer einen kleineren "Proband" als Erstling anschließen (wenn irgendwie machbar, statt Motor gehen zu Beginn ja auch passende Widerstände). Auch Leistungs-LEDs lassen sich durch entsprechende Dioden (evtl. mit Vorwiderstand) ersetzen. Oder man verwendet mehrere Dioden in Reihe geschalten. Eine verschmorte Standarddiode ist immer noch billiger als eine Leistungs-LED.

Mit der Zeit bekommt man dann ein recht gutes Gefühl für Kühlmaßnahmen. Und man richtet sich schon beim Entwurf der Platine und des Gehäuses danach. Natürlich ist es immer besser, solche "Heizorgien" zu vermeiden. Doch gerade bei Netzteilen, Universalansteuerungen usw. ist das leider unvermeidlich. Hat man feste "Verbraucher", so kann man wirklich so gut es geht die Schaltung optimieren. Allerdings machen die schwankende Netzspannung, verschiedene Umgebungsvariablen, ein vielleicht steuerbarer Leistungsbereich und die vorhandenen oder beschaffbaren Bauelemente oft einen Strich durch die Optimierungsversuche.

LG Sel

» Ein kleiner Erfahrungsbericht aus meiner "Jugendsündenpraxis":
»
» ich durfte ein Dimmerpack für eine Freund bauen. 6 Dimmer die je 1kW
» Dauerlast tragen sollten (es handelte sich um 1kW Scheinwerfer).
» Ganze 10 Minuten hielt meine Konstruktion der Dauerbelastung stand. Ich
» verwendete einen Triac im TO220-Gehäuse, direkt mit Wärmeleitpaste auf
» einen (wahrscheinlich auch noch zu kleinen) Kühlkörper geschraubt.
» Die Leiterplatte (damals verwendete ich noch Pertinax) war an der
» Kühlkörperstelle dunkelbraun (ins schwarze tendierend) verfärbt, alles
» Triacs durchlegiert.

ja, in der "Jugendzeit" hat man halt noch nicht so viel gerechnet , außerdem waren in den Zeiten (also bis in die 70er) vernünftige Bauteile nicht immer leicht zu beschaffen. Man war mehr oder weniger auf die Bastelgeschäfte um die Ecke angewiesen, und da wurde schnell auf aktuelle Bauanleitungen etc. in diversen Zeitschriften - ebenfalls auf Bastelniveau - reagiert. Zu der Reaktion gehörte offenbar auch das anbringen einer passenden Beschriftung, "umgelabelte " 2N3055 waren da keine Seltenheit. Glücklicherweise hatte ich zu der Zeit einen direkten Zugang zu der damaligen Vertretung von RCA - da bekam ich dann 1. Wahl einschließlich Datenblätter und Applikationen. Die hatten damals sogar Kits mit ICs speziell für Hobby-Anwendungen - die waren halt außerhalb der Specs für die Industrieprodukte. Diese Quelle hatte die Erfolge bei Eigenbauten drastisch verbessert!


» Später verwendete ich für vergleichbare Anwendungen 35A Triacs im
» ISOTOP-Gehäuse (Montagefläche wie TO3), verkabelte den Laststromkreis mit
» 2,5qmm.
» und konnte damit im Dauerbetrieb 2kW-Scheinwerfer bequem steuern. Die
» Kürhlkörper waren so groß wie eine Europakarte und beherbergten 2 dieser
» Triacs.
»
» Laut meinen Informationen entstehen an einem Triac ca 1,5-2V
» Spannungsabfall. Die abzuführende Leistung beträgt folglich ca. 8-10W bei
» 4,3A Laststrom (bei einem .1kW Scheinwerfer).
» Mit derart kleinen Gehäusebauformen ist es schwer, größere Leistungen
» abzuführen. Auch ich würde raten, andere Halbleiter zu verwenden oder gar
» die hohe Leistungsabgabe durch ein anderes Schaltungsdesign zu verhindern.
» Außer Du planst etwas zu beheizen
ja, grenzwertig ist das schon. Die in den Daten angegebenen 65W verleiten zu der Annahme, dass 20W dann kein Problem sind.
»

Gruß
Hartwig

Hallo!

» Bei 20 Watt ist das TO-220-Gehäuse echt schon am Limit, selbst
» bei direkter Montage mit nur Wärmeleitpaste dazwischen.

Kann ich zustimmen.
Beispiel: L200 Spannungsregler im 5-beinigen TO-220 Gehäuse.
Da das IC eine Thermoüberwachung hat, kann man solche Experimente machen.
Ein ordentlichen Kühlkörper drangeschraubt, Wärmeleitpaste ohne Isolierscheibe
und max. 17W waren abführbar. Dabei erreicht der Chip intern 150°C und macht
dann dicht, indem er die Spannung und damit den Strom runterregelt.

Mikee

» So sehe ich das auch.
»
» Bei einer Fläche von 1cm² hat es einen thermischen Widerstand von 1K/W. Bei
» 20W hast du dementsprechend eine Temperaturdifferenz von 20K über dem Pad.
»
» Wie sieht denn deine Anwendung aus?

Ich glaube es sind Mosfets. Ich möchte diese mit einem größeren externen Kühlkörper verbinden.
Sie sind in einem Solarladegerät verbaut.

Die verabeitung in diesem "Profi" gerät wirkt sehr dilettantisch.
Drei von Ihnen liegen einfach an einer Metallplatte 8cm x 14cm.
Zwischen Mosfets und Metall liegt einfach so eine Art "Papier".
Es klebt nicht. Es liegt einfach nur zwischen der Kühlfläche der Mosfets und der Metalllplatte.

Für mich wirkt das ganze so als hätte die konstruktion überhaupst keinen guten thermischen kontakt.

So ein Pad wäre praktisch da es den kleinen spalt zwischen Mosfets und Kühlkörper gut überbrücken würde.

Grüße
Franz

» Sie sind in einem Solarladegerät verbaut.
Hast du die 20W Verlustleistung dort tatsächlich gemessen?
Wie hoch ist die Gesamtleistung des Gerätes?

» Die verabeitung in diesem "Profi" gerät wirkt sehr dilettantisch.
Welchem?

» Für mich wirkt das ganze so als hätte die konstruktion überhaupst keinen
» guten thermischen kontakt.
Die gute Wärmeleitfähigkeit sieht man den entsprechenden Materialien auch nicht an.

» » Sie sind in einem Solarladegerät verbaut.
» Hast du die 20W Verlustleistung dort tatsächlich gemessen?
» Wie hoch ist die Gesamtleistung des Gerätes?

Nein, gemessen hab ich dort an meiner zelle nur ein paar W.
360w. Betrieb aber mit 20 bis 60w.

» » Die verabeitung in diesem "Profi" gerät wirkt sehr dilettantisch.
» Welchem?

Unbekannt, Noname.

» » Für mich wirkt das ganze so als hätte die konstruktion überhaupst keinen
» » guten thermischen kontakt.
» Die gute Wärmeleitfähigkeit sieht man den entsprechenden Materialien auch
» nicht an.

Naja, wenn der Leistungstransistor, Mosfet (mit abegeriebelter aufschrift) nur irgendiwie an dem Metall, Papier dran liegt dürfte das keinen guten kontakt haben. Es ist auch nicht fest damit verbunden. Weder durch eine klammer noch durch schrauben. Es ist einfach nur dran gelehnt.

Grüße
Franz

» » » Sie sind in einem Solarladegerät verbaut.
» » Hast du die 20W Verlustleistung dort tatsächlich gemessen?
» » Wie hoch ist die Gesamtleistung des Gerätes?
»
» Nein, gemessen hab ich dort an meiner zelle nur ein paar W.
» 360w. Betrieb aber mit 20 bis 60w.
Kann dir nicht folgen.
Bei Betrieb mit 20-60W werden kaum 20W Verlustleistung anfallen.