¿Por qué estos dos disipadores de calor de diferentes tamaños tienen una resistencia térmica similar?

Para el disipador de calor 680-125 hay un gráfico en el catalog / hoja de datos en la p. 43.

A400LFMsudisipaciónesdeaproximadamente1.6C/W,a100LFMesdeaproximadamente3.4C/W(delconjuntoinferiordecurvas,quetienensusescalasenlosladossuperioreizquierdodelgráfico).Estosepuedeverificardosvecescontraelvalorcotizadoenlatablaenesahojadedatosdadacomo1.5°C/W@400LFM.(Supongoquehubounpocoderedondeoenlatablaoelgráficoestáunpocodesviado).

Paralaconvecciónnatural,seutilizaelconjuntosuperiordecurvas.Porejemplo,en7.5W,elaumentodetemperatura(sobreambiente)es45C.Estocoincideconloquesemuestraenlatablasobreelgráfico(45°[email protected]).Esteaumentosetraduceenunaresistenciade6C/Wconconvecciónnaturalparaestedisipadortérmicoenestadisipacióndepotencia(7.5W).Sinembargo,tengaencuentaquesisubea10Wenesegráfico,elaumento(paranatconv)esdeaproximadamente55C,loquedaunaresistenciamásbajadesolo5.5C/W.Alainversa,sidesciendea5W,setratade32Csobreambiente,porlotanto,6.4C/W.Amedidaquesecalienta,sevuelvemáseficienteenlaconvecciónnatural.Lamoralejadeestahistoriaesquelaresistenciatérmica(C/W)noesconstante;tuvimosunadisminucióndel20%enlaresistenciatérmicaaquícuandoduplicamoslapotencia.Estavariaciónesmássignificativaconnatconvqueconaltosnivelesdeflujodeaireforzado,paraloscualesunsolovalordeC/Wesunaaproximaciónmásrazonable.

Además,sipusieras10W,conconvconvtendríaunaumentode55C,con100LFMtendríasunaumentode34Cycon400LFMtendríasunaumentode15-16C.Entonces,enestecaso,100LFMestáaproximadamenteamitaddecamino(20Cdediferencia)desde400LFMydesdenatconv.

Esta"regla de mitad de camino" no es una regla, pero parece ser válida para los disipadores de calor con aletas apretadas. Por ejemplo, el M-C488 de una hoja de datos diferente (que también tiene una geometría diferente, más como la uno en su calculadora) tiene estos valores citados:

5.61°C/W (typ.), At natural convection
4.01°C/W (typ.), At 100LFM
3.39°C/W (typ.), At 200LFM
2.86°C/W (typ.), At 300LFM
2.49°C/W (typ.), At 400LFM

Puede ver que para este disipador de calor, 100LFM está a 1.6C / W de nat conv y a 1.52C / W de 400LFM. Pero para la M-C421, al lado, la diferencia es mucho mayor:

4.78˚C/W (typ.), At natural convection
2.44˚C/W (typ.), At 100LFM
2.06˚C/W (typ.), At 200LFM
1.76˚C/W (typ.), At 300LFM
1.58˚C/W (typ.), At 400LFM

Por lo tanto, para este caso, la diferencia entre nat conv y 100LFM es de 2.34C / W, pero de 100LFM a 400LFM solo se gana 0.86C / W

El motivo de esto es que M-C488 tiene aletas muy compactas, mientras que M-C421 tiene mucho espacio entre ellas. Así que este último se beneficia mucho menos de los altos niveles de flujo de aire.

enlace también te permitirá hacer convección natural (pero no es gratis) y también lo harán los paquetes más profesionales. Parece que también hay uno gratuito en enlace y tienen a papel con las matemáticas detrás del último. La parte más difícil de ese cálculo académico es poner la conductancia térmica correcta para la superficie de contacto. Tiene un gran efecto en el resultado. Supongo que las calculadoras patrocinadas comercialmente más simples incorporan una buena conductancia de contacto predeterminada basada en el paquete semiconductor típico (tal vez suponen TO-220 o TO-3 si no puede ingresar nada al respecto) y algunas cifras de rugosidad de la superficie de juego y presión de contacto . Suponiendo una conductancia de contacto casi ideal, obtengo aproximadamente 2.66C / W (= 50C / 18.74W) para la convección natural utilizando su especificación de disipador térmico rectangular. No suena irrazonable dado su tamaño.

Hayuncálculogratuitoconmásfuncionesen enlace pero debes desordenar la configuración de Java para que se ejecute (Parece que el tipo no puede pagar un certificado de seguridad). El resultado difiere un poco del anterior, pero está en el mismo estadio, alrededor de 2C / W. (No parece que este pueda simular respaldos aislados, lo cual es una suposición más razonable. Solo te permite aislar las dos aletas externas, que no es lo mismo). No sé la matemática precisa detrás de esto calc, pero el tipo que lo hizo también dio un libro gratuito que escribió sobre diseño térmico. De todos modos, este cálculo es bueno porque puedes ver cómo C / W también varía con W.

El mouser es de 1.5 ° C / W a 400LFM. Si mira en la hoja de datos, la temperatura de operación es de 58 ° C a 7.5W con convección natural. Eso es un aumento de aproximadamente 34 ° C o 4.5 ° C / W - flujo de aire hace una gran diferencia

Tenga en cuenta que la radiación puede influir significativamente en la resistencia térmica de un disipador de calor sometido a convección natural. Si el disipador de calor que está analizando tiene una superficie de aluminio o cobre sin tratar, su emisividad es baja y la radiación no jugará un papel importante en la transferencia de calor. Sin embargo, si el disipador de calor está anodizado o pintado, la emisividad de la superficie estará normalmente entre 0,6 y 0,9. Utilicé la calculadora del disipador de calor ( enlace ) para calcular la resistencia térmica de su disipador de calor sin radiación; El resultado es 2.53 C / W. Suponiendo que el disipador de calor tiene una superficie anodizada negra con una emisividad de 0,85, la resistencia térmica se reduce a 1,85 C / W.