Самодельный радиатор для транзистора

Радиатор охлаждения для китайского модуля БП

Самодельный радиатор для транзистора

Хорошо помню, как собирал свой первый лабораторный блок питания. Тяжело.

Уже был паяльник, имелся задел электронных компонентов, началась реализация творческих замыслов и для собираемых схем потребовалось электрическое питание постоянного тока и пониженного напряжения.

Но ещё не всё необходимое из ремесла радиолюбителя было освоено и усвоено, например изготовление печатных плат, умение производить адекватную замену нужных по схеме электронных компонентов …так что было не просто.

Описание блока с Алиэкспресс

AliExpress набор для сборки блока питания

Да вот если бы тогда, как сейчас, имелась возможность сделать заказ в интернет – магазине AliExpress набора электронных компонентов для сборки блока питания (вот его схема).

Всего 360 рублей против предложения в магазине простейшего готового БП за 1800 рублей, правда, уже облачённого в корпус, но с более скромными выходными характеристиками.

Если здесь 0 — 30 В и ток до 3 А, то там 0 — 15 В и ток до 2 А (блок питания ELEMENT 1502DD).

Кулер от ПК для БП

Блоки питания — не паяльники, и в негодность приходят не часто, но случается, есть в активе такой прецедент, поэтому заказать вознамерился, пусть будет. Почитал отзывы в интернете – неплохие, можно даже сказать хорошие, но с оговоркой.

Блок питания мол изрядно греется и использование его без радиатора с принудительным охлаждением нереально. ИМХО, ну это какую нагрузку на него «вешать». Присмотрелся и в нижнем фото к заказу действительно рассмотрел установленный на плату кулер.

Ну, этот вопрос решаем и легко, всегда можно найти за символическую плату вот такую историческую, уже никому не нужную материнскую плату и снять с неё необходимое.

Радиатор и вентилятор для транзистора

И так делаю заказ на DIY Kit и через 20 дней получаю его. Удивила точность номиналов электронных компонентов, всё в пределах допуска 1%. Теперь предстоит интегрировать кулер в плату блока питания.

Отсоединяю вентилятор от радиатора и привожу их в порядок. Радиатор моется, вентилятор смазывается и пока откладывается в сторонку.

Немного обескуражило то, что плата и радиатор практически одного размера, но при желании всё делается.

Транзистор на радиатор БП

Наконец оптимальное взаимное положение найдено, на отверстие в центре не смотрите (его как бы ещё и нет), Для начала берём силовой транзистор, изгибаем соответствующим образом его выводы и совмещаем их с местом пайки на плате, а корпус транзистора устанавливаем строго в середине (по горизонтали) радиатора. В этом случае в месте под отверстие с обратной стороны нет радиаторной пластины. Размечаем, сверлим отверстие диаметром 2,6 мм и нарезаем резьбу М3.

Полезное:  Блок питания собственной конструкции на 12 В 15 А

Крепление платы и радиатора

Крепление радиатора на плату

Основным связующим элементом платы и радиатора будет небольшой металлический уголок, который проще сделать, чем искать где-то готовый (а найти можно в детском металлическом конструкторе).

Оптимальный вариант это полуфабрикат, найти что-то загнутое (на фото фрагмент стойки крепления жёстких дисков из системного блока), отрезать лишнее и получить желаемое.

Для того чтобы просверлить отверстия, которые на фото уже имеются, готовый уголок совмещаем с краем платы и имеющимися отверстиями на ней, размечаем и сверлим эти самые отверстия в количестве 2 шт.

Плата и пластина

При помощи винтов с гайками крепим уголок на плате и устанавливаем по месту будущего крепления на радиатор, по произвольно сделанным на полке уголка отверстиям размечаем места сверления на радиаторе. Смотрим, чтобы с обратной стороны будущих отверстий не было радиаторных пластин. Так проще сверлить и нарезать резьбу, что и выполняем.

Готовая конструкция

Производим окончательную сборку крепежного элемента. В итоге печатная плата оказалась соединена с алюминиевым радиатором. Её присоединение ни как не повлияло на необходимое размещение на плате деталей, касания к дорожкам тоже нет, а вот надёжное соединение имеется.

Подведём итог работы

Итак, полная завершённая сборка всего узла. Этот вариант несомненно лучше нежели когда радиатор «лепят» поверх платы. Несмотря на большой размер радиатора относительно печатной платы вместе они смотрятся весьма органично. Прямо созданы друг для друга.

Первоначально попробую использовать пассивное охлаждение транзистора (без вентилятора). Больших нагрузок у БП не предвидится. Если это будет возможно, то отпадёт необходимость в организации питания напряжением 12 В и 0,1 А для вентилятора.

А нет так не беда – после имеющегося стабилизатора на 24 В можно поставить интегральный понижающий стабилизатор на 12 В.

Даже без внесения каких-либо доработок блок питания вполне жизнеспособен, если же уменьшить входное напряжение до 22 В то будет 100% гарантия его качественной и бесперебойной работы на долгие годы. Автор — Babay iz Barnaula.

НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ

Как сделать радиатор для транзистора своими руками

Самодельный радиатор для транзистора

На сайте Pro-Smartfon найдёте отзывы и обзоры топовых смартфонов 2017 года. Всё о плюсах и минусах мобильных телефонов. Свежие фотографии, цены и реальные отзывы покупателей о лучших смартфонах

Самодельные радиаторы — теплоотводы для транзисторов и микросхем

1. Пластинчатый радиатор

Для изготовления радиатора потребуется медь в виде пластинок, ленты или листа толщиной от 0.3 до 1 мм. Пластинки нужного размера модно нарезать обычными ножницами.

Собираем пакет пластинок с нужной площадью, фиксируем, обматывая нитками, смачиваем спирто-канифольным флюсом (кислоту не применять!) и пропаиваем хорошо разогретым паяльником. Паяльник должен быть достаточно мощным чтобы прогреть наши медные пластинки.

После пропайки обрабатываем торцы изделия напильником и наждачной бумагой, припаиваем отрезки толстого медного провода в качестве ножек для установки на печатную плату. Сверлим отверстие для крепления транзистора или микросхемы.

2. Игольчатый (штыревой) радиатор

Для изготовления игольчатого радиатора потребуется латунная или медная пластина подходящих размеров, которую будем использовать в качестве основания.

В пластине сначала размечаем и сверлим отверстия для крепления полупроводникового прибора. Штыри можно изготовить из голого медного провода диаметром 1 — 2 мм.

Если у вас провод в эмалевой изоляции, то сначала очищаем его, а потом нарезаем на куски нужной длины (обычно 20-50мм).

Для установки штырей на пластину вам потребуется кондуктор, изготовленные из текстолитовой пластины толщиной около 20 мм. Рассверлить кондуктор проще всего нарисовав шаблон в графическом редакторе на компьютере и распечатав на обычной бумаге. Шаблон закрепляем на поверхности текстолита и сверлим.

Радиаторы и охлаждение.

01.01.1970

На медном основании (фланце) 1 на подложке 2 закреплен кристалл 3. Он подключается к выводам 4. Вся конструкция залита пластмассовым компаундом 5. У фланца есть отверстие 6 для установки на радиатор.

Вот это по сути та же самая батарея, посмотрите! Кристалл греется, это как горячая вода. Медный фланец контактирует с воздухом, это секции батареи. Площадь контакта фланца и воздуха — это место нагревания воздуха.

Нагревающийся воздух охлаждает кристалл.

Как сделать кристалл холоднее? Устройство транзистора мы изменить не можем, это понятно. Создатели транзистора об этом тоже подумали и для нас, мучеников, оставили единственную дорожку к кристаллу — фланец.

Фланец — это как одна-единственная секция у батареи — жарить жарит, а тепла воздуху не передается — маленькая площадь контакта.

Вот тут предоставляется простор нашим действиям! Мы можем нарастить фланец, припаять к нему еще «парочку секций», то бишь большую медную пластинку, благо фланец сам медный, или же закрепить фланец на металлической болванке, называемой радиатором. Благо отверстие во фланце приготовлено под болт с гайкой.

Что же такое радиатор? Я твержу уже третий абзац про него, а толком так ничего и не рассказал! Ладно, смотрим:

Посмотрим на полную схему охлаждения транзистора.

У нас появились две штуки — это радиатор 8 и прокладка между радиатором и транзистором 7. Её может и не быть, что и плохо, и хорошо одновременно. Давайте разбираться.

К примеру: Транзистор рассеивает 25Вт мощности. Его Rпк равно 1,3градуса на ватт. Максимальная температура кристалла 140градусов. Значит, между фланцем и кристаллом будет разница в 1,3*25=32,5градуса. А поскольку кристалл недопустимо нагревать выше 140градусов, от нас требуется поддерживать температуру фланца не горячее, чем 140-32,5=107,5градусов. Вот так.

А параметр Rкр показывает то же самое, только потери получаются на той самой пресловутой прокладке 7.

У нее значение Rкр может быть намного больше, чем Rпк, поэтому, если мы конструируем мощный агрегат, нежелательно ставить транзисторы на прокладки. Но всё же иногда приходится.

Единственная причина использовать прокладку — если нужно изолировать радиатор от транзистора, ведь фланец электрически соединен со средним выводом корпуса транзистора.

Вот давайте рассмотрим еще один пример. Транзистор жарится на 100Вт. Как обычно, температура кристалла — не более 150градусов. Rпк у него 1градус на ватт, да еще и на прокладке стоит, у которой Rкр 2градуса на ватт.

Разница температур между кристаллом и радиатором будет 100*(1+2)=300градусов.

Радиатор нужно держать не горячее, чем 150-300 = минус 150 градусов: Да, дорогие мои, это тот самый случай, который спасет только жидкий азот: ужос!

Намного легче живется на радиаторе транзисторам и микросхемам без прокладок. Если их нет, а фланцы чистенькие и гладкие, и радиатор сверкает блеском, да еще и положена теплопроводящая паста, то параметр Rкр настолько мал, что его просто не учитывают.

Разобрались? Поехали дальше!

Пример:
радиатор из примера выше для конвекционного охлаждения. Размеры основания: 70х80мм Размер ребра: 30х80мм Кол-во ребер: 8 Площадь основания: 2х7х8=112кв.см Площадь ребра: 2х3х8=48кв.см.

Общая площадь: 112+8х48=496кв.см.

Коэффициент теплового сопротивления радиатор-среда Rрс показывает, на сколько увеличится температура выходящего с радиатора воздуха при увеличении мощности на 1Вт. Для примера, Rрс, равное 0,5 градуса Цельсия на Ватт, говорит нам, что температура увеличится на полградуса при нагреве на 1Вт.

Этот параметр считается трехэтажными формулами и нашим кошачьим умам ну никак не под силу: Rрс, как и любое тепловое сопротивление в нашей системе, чем меньше, тем лучше.

А уменьшить его можно по-разному — для этого радиаторы чернят химическим путем (например алюминий хорошо затемняется в хлорном железе — не экспериментируйте дома, выделяется хлор!), еще есть эффект ориентировать радиатор в воздухе для лучшего прохождения его вдоль пластин (вертикальный радиатор лучше охлаждается, чем лежачий). Не рекомендуется красить радиатор краской: краска — лишнее тепловое сопротивление. Если только слегка, чтобы темненько было, но не толстым слоем!

В приложении есть маленький программчик, в котором можно посчитать примерную площадь радиатора для какой-нибудь микросхемы или транзистора. С помощью него давайте рассчитаем радиатор для какого-нибудь блока питания.
Схема блока питания.

Блок питания выдает на выходе 12Вольт при токе 1А. Такой же ток протекает через транзистор. На входе транзистора 18Вольт, на выходе 12Вольт, значит, на нем падает напряжение 18-12=6Вольт. С кристалла транзистора рассеивается мощность 6В*1А=6Вт. Максимальная температура кристалла у 2SC2335 150градусов.

Давайте не будем эксплуатировать его на предельных режимах, выберем температуру поменьше, для примера, 120градусов. Тепловое сопротивление переход-корпус Rпк у этого транзистора 1,5градуса Цельсия на ватт. Поскольку фланец транзистора соединен с коллектором, давайте обеспечим электрическую изоляцию радиатора.

Для этого между транзистором и радиатором положим изолирующую прокладку из теплопроводящей резины. Тепловое сопротивление прокладки 2градуса Цельсия на ватт. Для хорошего теплового контакта капнем немного силиконового масла ПМС-200.

Это густое масло с максимальной температурой +180градусов, оно заполнит воздушные промежутки, которые обязательно образуются из-за неровности фланца и радиатора и улучшит передачу тепла. Многие используют пасту КПТ-8, но и многие считают её не самым лучшим проводником тепла. Радиатор выведем на заднюю стенку блока питания, где он будет охлаждаться комнатным воздухом +25градусов.

Все эти значения подставим в программку и посчитаем площадь радиатора. Полученная площадь 113кв.см — это площадь радиатора, рассчитанная на длительную работу блока питания в режиме полной мощности — дольше 10часов. Если нам не нужно столько времени гонять блок питания, можно обойтись радиатором поменьше, но помассивнее.

А если мы установим радиатор внутри блока питания, то отпадает необходимость в изолирующей прокладке, без нее радиатор можно уменьшить до 100кв.см. А вообще, дорогие мои, запас карман не тянет, все согласны? Давайте думать о запасе, чтобы он был и в площади радиатора, и в предельных температурах транзисторов. Ведь ремонтировать аппараты и менять пережаренные транзисторы придется не кому-нибудь, а вам самим! Помните об этом!

Удачи.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.