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Wärmeleitpad vs. Wärmeleitkleber - Kühlkörper (Elektronik)

verfasst von Hartwig(R), 12.03.2021, 09:13 Uhr
(editiert von Hartwig am 12.03.2021 um 09:25)

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

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Gesamter Thread:

Wärmeleitpad vs. Wärmeleitkleber - Kühlkörper - Franz Maurer, 12.03.2021, 02:37 (Elektronik)
Wärmeleitpad vs. Wärmeleitkleber - Kühlkörper - Hartwig(R), 12.03.2021, 09:13