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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 라디에이터 및 냉각. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
물리학, 전기 공학 및 원자 열역학에는 잘 알려진 법칙이 있습니다. 와이어를 통해 흐르는 전류는 와이어를 가열합니다. Joule과 Lenz가 생각해 냈고 그들이 옳았다는 것이 밝혀졌습니다. 어떤 식으로든 전기로 작동하는 모든 것은 지나가는 에너지의 일부가 열로 전달됩니다. 우리 환경에서 가장 열에 영향을 많이 받는 물체는 공기인 전자 제품에서 발생합니다. 열을 공기로 전달하는 부분이 발열 부분인데, 공기에서 열을 빼앗아 어딘가에 두어야 합니다. 예를 들어, 잃거나 스스로 흩어집니다. 열 전달 냉각 과정이라고 합니다. 우리의 전자 설계는 또한 많은 열을 발산하며 일부는 다른 것보다 더 많이 발산합니다. 전압 안정기가 가열되고 증폭기가 가열되며 릴레이를 제어하는 트랜지스터 또는 작은 LED가 가열됩니다. 좋아, 조금 따뜻해지면. 글쎄, 손을 잡을 수 없을 정도로 튀겨지면? 그를 불쌍히 여기고 어떻게든 그를 도와주자. 말하자면 그의 고통을 덜어주기 위해. 가열 배터리 장치를 기억하십시오. 예, 예, 겨울에 방을 데우고 양말과 티셔츠를 말리는 것과 동일한 일반 배터리입니다. 배터리가 클수록 방에 더 많은 열이 가해지겠죠? 뜨거운 물이 배터리를 통해 흐르고 배터리를 가열합니다. 배터리에는 섹션 수라는 중요한 사항이 있습니다. 섹션은 공기와 접촉하여 열을 전달합니다. 따라서 섹션이 많을수록, 즉 배터리가 차지하는 면적이 클수록 더 많은 열을 줄 수 있습니다. 몇 개의 섹션을 더 용접하면 방을 더 따뜻하게 만들 수 있습니다. 사실, 동시에 배터리의 뜨거운 물이 식을 수 있으며 이웃에게는 아무것도 남지 않습니다. 트랜지스터 장치를 고려하십시오.
구리 베이스(플랜지) 1기판에 2고정 수정 3. 출력에 연결합니다 4. 전체 구조는 플라스틱 화합물로 채워져 있습니다. 5. 플랜지에 구멍이 있음 6라디에이터에 설치하기 위해.
크리스탈을 더 차갑게 만드는 방법? 우리는 트랜지스터의 장치를 변경할 수 없습니다. 이것은 이해할 수 있습니다. 트랜지스터 제작자도 이에 대해 생각했고 순교자 인 우리에게는 크리스탈로가는 유일한 길인 플랜지를 남겼습니다. 플랜지는 배터리의 단일 섹션과 같습니다. 튀김은 튀김이지만 열은 작은 접촉 영역 인 공기로 전달되지 않습니다. 이것은 우리 행동의 범위가 주어지는 곳입니다! 플랜지 자체가 구리이기 때문에 플랜지를 만들거나 몇 개의 더 많은 섹션, 즉 큰 구리판을 납땜하거나 라디에이터라는 금속 블랭크에 플랜지를 고정할 수 있습니다. 다행히도 플랜지의 구멍은 너트가 있는 볼트용으로 준비되어 있습니다. 라디에이터 란 무엇입니까? 나는 그에 대한 세 번째 단락을 반복했지만 실제로 아무 말도 하지 않았습니다! 자, 보자:
보시다시피 라디에이터의 디자인은 다를 수 있으며 플레이트와 핀이며 바늘 모양의 라디에이터 및 기타 다양한 제품이 있습니다. 라디오 부품 매장에 가서 라디에이터가있는 선반 위로 이동하십시오. 라디에이터는 대부분 알루미늄과 그 합금(실루민 등)으로 만들어집니다. 구리 라디에이터가 더 좋지만 더 비쌉니다. 강철 및 철제 라디에이터는 천천히 열을 발산하기 때문에 1-5W의 매우 낮은 전력에서만 사용됩니다. 크리스탈에서 방출되는 열은 매우 간단한 공식으로 결정됩니다. P=U*I, 여기서 P는 크리스탈에서 소실된 전력, W, U = 크리스탈의 전압, V, I는 크리스탈을 통과하는 전류, A입니다. 이 열은 기판을 통해 플랜지로 전달되어 라디에이터로 전달됩니다. 또한 가열 된 라디에이터는 냉각 시스템의 다음 참가자로서 공기와 접촉하고 열이 전달됩니다. 완전한 트랜지스터 냉각 회로를 살펴보겠습니다.
우리는 두 조각이 있습니다 - 이것은 라디에이터입니다 8방열판과 트랜지스터 사이의 개스킷 7. 그것은 동시에 나쁘고 좋은 것입니다. 알아 봅시다. 두 가지 중요한 매개 변수에 대해 말씀 드리겠습니다. 이것은 크리스탈 (또는 접합이라고도 함)과 트랜지스터 케이스-Rpc 및 트랜지스터 케이스와 라디에이터-Rcr 사이의 열 저항입니다. 첫 번째 매개변수는 크리스탈에서 트랜지스터의 플랜지로 열이 얼마나 잘 전달되는지를 나타냅니다. 예를 들어 와트당 섭씨 1,5도에 해당하는 Rpc는 전력이 1W 증가하면 플랜지와 라디에이터 사이의 온도 차이가 1,5도가 될 것이라고 설명합니다. 즉, 플랜지는 항상 수정보다 차갑고 이 매개변수는 그 정도를 보여줍니다. 작을수록 열이 플랜지로 더 잘 전달됩니다. 10W의 전력을 소산하면 플랜지가 수정보다 1,5 * 10 = 15도 더 차갑고 100W이면 모두 150도 더 차가워집니다! 그리고 크리스탈의 최대 온도가 제한되어 있기 때문에(백열로 튀길 수 없습니다!) 플랜지를 식혀야 합니다. 같은 150도. 예 : 트랜지스터는 25W의 전력을 소비합니다. Rpc는 와트당 1,3도입니다. 크리스탈의 최대 온도는 140도입니다. 이것은 플랜지와 크리스탈 사이에 1,3 * 25 = 32,5도의 차이가 있음을 의미합니다. 그리고 크리스탈은 140도 이상으로 가열할 수 없기 때문에 플랜지 온도를 140-32,5=107,5도 이하로 유지해야 합니다. 이와 같이. Rcr 매개 변수는 동일하게 표시되며 동일한 악명 높은 개스킷 7에서 손실 만 얻습니다. Rcr 값은 Rpc보다 훨씬 클 수 있으므로 강력한 장치를 설계하는 경우 개스킷에 트랜지스터를 배치하는 것은 바람직하지 않습니다. 하지만 그래도 가끔은 해야 할 때가 있습니다. 스페이서를 사용하는 유일한 이유는 플랜지가 트랜지스터 패키지의 중간 단자에 전기적으로 연결되어 있기 때문에 트랜지스터에서 방열판을 분리해야 하는 경우입니다. 여기서 또 다른 예를 살펴보겠습니다. 트랜지스터는 100W에서 튀겨집니다. 평소와 같이 결정의 온도는 150도를 넘지 않습니다. Rpk는 와트당 1도이고 개스킷에서도 Rkr은 와트당 2도입니다. 크리스탈과 라디에이터 사이의 온도차는 100*(1+2)=300도가 됩니다. 라디에이터는 150-300 = 마이너스 150도보다 더 뜨겁지 않게 유지해야 합니다. 개스킷이없는 트랜지스터 및 미세 회로용 라디에이터에서 사는 것이 훨씬 쉽습니다. 아무것도없고 플랜지가 깨끗하고 매끄럽고 라디에이터가 반짝 반짝 빛나고 열전도 페이스트를 넣으면 Rcr 매개 변수가 너무 작아서 단순히 고려되지 않습니다. 알았어요? 더 가자! 냉각에는 대류와 강제의 두 가지 유형이 있습니다. 학교 물리학을 기억한다면 대류는 열의 독립적인 분포입니다. 대류 냉각도 마찬가지입니다. 우리는 라디에이터를 설치했고 그는 어떻게 든 그곳에서 공기를 분류 할 것입니다. 대류형 라디에이터는 증폭기와 같이 장치 외부에 가장 자주 설치됩니다. 측면에는 두 개의 금속판 기즈모가 있습니다. 내부에서 트랜지스터가 나사로 고정됩니다. 이러한 라디에이터는 덮을 수 없으며 공기 접근이 닫힙니다. 그렇지 않으면 라디에이터는 열을 넣을 곳이 없으며 스스로 과열되어 오랫동안 생각하지 않는 트랜지스터에서 열을 받기를 거부하고 과열됩니다. 당신은 무슨 일이 일어날 지 이해합니다. 강제 냉각은 공기가 라디에이터 주변으로 더 활발하게 불어서 갈비뼈, 바늘 및 구멍을 따라 흐르도록 하는 것입니다. 여기에서는 팬, 다양한 공기 냉각 채널 및 기타 방법을 사용합니다. 예, 그건 그렇고, 공기 대신 물, 기름, 심지어 액체 질소가 될 수도 있습니다. 강력한 발전기 튜브는 종종 흐르는 물에 의해 냉각됩니다. 라디에이터를 인식하는 방법 - 대류 또는 강제 냉각용입니까? 그것의 효율성은 이것, 즉 뜨거운 결정을 얼마나 빨리 냉각시킬 수 있는지, 그것이 통과할 수 있는 화력의 흐름에 달려 있습니다. 우리는 사진을 봅니다.
첫 번째 라디에이터는 대류 냉각용입니다. 큰 핀 간격은 자유로운 공기 흐름과 우수한 열 분산을 보장합니다. 두 번째 라디에이터 위에 팬을 놓고 핀을 통해 공기를 불어넣습니다. 이것은 강제 냉각입니다. 물론 모든 곳에서 해당 라디에이터와 해당 라디에이터를 모두 사용할 수 있지만 전체 질문은 효율성입니다. 라디에이터에는 2개의 매개변수가 있습니다. 이것은 면적(평방 센티미터)과 라디에이터 환경 Rrs의 열 저항 계수(섭씨 XNUMX도당 와트)입니다. 면적은 모든 요소의 면적의 합으로 계산됩니다. 양쪽의 바닥 면적 + 양쪽 판의 면적입니다. 밑면 끝의 면적은 고려되지 않으므로 평방 센티미터가 거의 없습니다. 예: 대류 냉각을 위한 위 예의 라디에이터.
열 저항 라디에이터 환경 계수 Rpc는 전력이 1W 증가함에 따라 라디에이터를 떠나는 공기의 온도가 얼마나 증가하는지 보여줍니다. 예를 들어 와트당 섭씨 0,5도의 Rpc는 1W의 열에 대해 온도가 XNUMX도 증가한다는 것을 나타냅니다. 이 매개변수는 XNUMX층 공식으로 간주되며 우리 고양이의 마음은 결코 힘 안에 있지 않습니다. Rpc는 우리 시스템의 열 저항과 마찬가지로 작을수록 좋습니다. 그리고 다른 방법으로 줄일 수 있습니다. 이를 위해 라디에이터는 화학적으로 검게 변합니다 (예를 들어 알루미늄은 염화 제이철에서 잘 어두워집니다-집에서 실험하지 마십시오. 염소가 방출됩니다!). 플레이트를 따라 더 나은 통과를 위한 공기(수직 라디에이터는 리컴번트보다 더 잘 냉각됨). 라디에이터를 페인트로 칠하는 것은 권장하지 않습니다. 페인트는 과도한 열 저항입니다. 약간만 어둡지 만 두꺼운 층은 아닙니다! 응용 프로그램에는 작은 프로그램, 일부 미세 회로 또는 트랜지스터에 대한 라디에이터의 대략적인 면적을 계산할 수 있습니다. 그것으로 일부 전원 공급 장치의 라디에이터를 계산해 봅시다. 전원 공급 회로.
전원 공급 장치는 12A의 전류에서 1볼트를 출력합니다. 동일한 전류가 트랜지스터를 통해 흐릅니다. 트랜지스터의 입력은 18V이고 출력은 12V이므로 18-12 \u6d 6V의 전압이 떨어집니다. 트랜지스터 크리스탈에서 소비되는 전력은 1V * 6A \u2d 2335W입니다. 150SC120용 크리스탈의 최대 온도는 1,5도입니다. 극한 상황에서 사용하지 말고 더 낮은 온도, 예를 들어 XNUMX도를 선택합시다. 이 트랜지스터의 접합 케이스 Rpc의 열 저항은 와트당 섭씨 XNUMX도입니다. 트랜지스터 플랜지는 컬렉터에 연결되어 있으므로 방열판에 전기 절연을 시키십시오. 이를 위해 트랜지스터와 라디에이터 사이에 열전도 고무로 만든 절연 개스킷을 넣습니다. 개스킷의 열 저항은 와트당 섭씨 2도입니다. 좋은 열 접촉을 위해 PMS-200 실리콘 오일을 약간 떨어뜨립니다. 이것은 최대 온도가 +180 도인 두꺼운 오일로 플랜지와 라디에이터의 요철로 인해 필연적으로 형성되는 공극을 채우고 열 전달을 향상시킵니다. 많은 사람들이 KPT-8 페이스트를 사용하지만 많은 사람들이 이것이 최고의 열전도체가 아니라고 생각합니다. 라디에이터를 전원 공급 장치의 뒷벽으로 가져와 실내 공기 + 25도에 의해 냉각됩니다. 이 모든 값을 프로그램으로 대체하고 라디에이터 면적을 계산합니다. 113 sq. cm의 결과 면적은 최대 전력 모드(10시간 이상)에서 전원 공급 장치의 장기 작동을 위해 설계된 라디에이터 면적입니다. 전원 공급 장치를 구동하는 데 그렇게 많은 시간이 필요하지 않으면 더 작지만 더 큰 라디에이터를 사용할 수 있습니다. 그리고 전원 공급 장치 내부에 라디에이터를 설치하면 절연 개스킷이 필요하지 않으며 라디에이터가 없으면 100 sq. cm로 줄일 수 있습니다. 일반적으로 친애하는 여러분, 주식은 주머니를 당기지 않습니다. 모두 동의하십니까? 라디에이터 영역과 트랜지스터의 제한 온도 모두에 있도록 마진에 대해 생각해 봅시다. 결국, 누구뿐만 아니라 장치를 수리하고 너무 익힌 트랜지스터를 변경해야합니다! 이것을 기억! 행운을 빌어요. 출판: radiokot.ru
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