Daha önce kullanılacak olan soğutucunun termal direncinin ne kadar olması gerektiğinin nasıl hesaplandığından bahsetmiştik. Termal direnç ihtiyacını hesaplama konusu için buraya tıklayabilirsiniz.
Bu başlık altında gerekli olan termal direnç değerine sahip bir soğutucuyu nasıl temin ederiz konusunu irdeleyeceğiz.
Soğutucu kullanma gerekliliği olduğu durumlarda farklı tercihler yapılabilir;
1. Hazır bir soğutucu satın almak
2. Alüminyum Levha veya uygun bir yüzey kullanmak
3. Pcb yüzeyini soğutucu olarak kullanmak
1. °C/W değerine göre hazır soğutucu seçimi :
Parça satış sitelerine baktığımda soğutucuların °C/W değerlerinin her zaman verilmediğini görüyorum. Buna karşın piyasada bazı soğutucu tipleri yaygın kullanılır. Biraz araştırma ile istediğiniz veya elinizde hazır bulunan bir soğutucunun °C/W değerini tespit edebilirsiniz. Kılıf tipi ve ihtiyacınız olan değer ile arama yapın. Örnek : to220 heatsink 3°c/w - Google'da Ara
Üreticilerin kataloglarını kullanmak ise diğer bir çözümdür. Aavid Thermalloy firmasının bir kataloğunu buraya ekliyorum. Ürünler ile ilgili tüm teknik bilgilere katalogda yer verilmiş.
6400BG Model numaralı TO220 kılıf 2,7°C/W değerindeki soğutucunun özelliklerini örnek olması için inceleyelim.
Soğutucu için termal eğriler verilmiş. 0,0 noktasından başlayıp sağa doğru yükselen eğri doğal (sabit) hava akışı (fan desteksiz) için verilmiş. Şöyle yorumlayabiliriz. Soğutucu üzerinde harcanan güç (grafikte alt yatay eksen) artıkça soğutucu sıcaklığının ortam sıcaklığına olan farkı (grafikte sol dikey eksen) artıyor. Bu esnada termal direnç te (grafikte sağ dikey eksen) artıyor.
Orta kısımlardan başlayan ikinci eğri ise hava akışının değişken olduğu (fan destekli gibi) durumlar için verilmiş. Hava akışı arttıkça (grafikte üst yatay eksen) termal direnç azalıyor ve soğutucu üzerinde daha güç harcanabiliyor.
2. Alüminyum Levha veya uygun bir yüzey kullanmak
Alüminyum levhalar ile el yapımı bir soğutucu yapılıp kullanılabilir veya montaj yapılabilecek uygun bir metal yüzey yine soğutucu olarak kullanılabilir. Ancak böyle bir soğutucunun termal direncini hesaplamak kolay değildir. Termodinamiğin konusudur ve makine mühendisliğinin uzmanlık alanına girer. Metalin cinsine göre ısıl iletkenlik katsayısı, metalin kalınlığı, yüzey alanı, kanat tasarımı ve yüzey kalitesi, rengi gibi bir çok faktör vardır.
Harry Lythall 'ın sitesinde alüminyum levhaların termal direncini kabaca hesaplamak için bir formül verilmiş.
Örnek bir hesaplama yapalım 10cm x 8cm bir levhamız olsun.
Yüzey alanımız 10 x 8 = 80cm² olur.
Formüle göre ; 50 / √ (80) = 50 / 8,9 = 5,6 °C/W değeri hesaplanır.
3. Pcb yüzeyini soğutucu olarak kullanmak
Smd elemanlar ısı transferi için pcb yüzeyini kullanırlar. Böylece soğutucu görevini pcb üstlenmektedir. Bu teknikte pcb tasarlanırken soğutulması gereken parça nın büyük bir yüzey alanına oturması sağlanmalıdır. Bununla birlikte pcb üzerinde oluşturulan termal direnç değeri yetersiz ise parçanın üst yüzeyine veya pcb yüzeyine ek soğutucu eklenerek kombine yöntemlerde kullanılabilir. Ayrıca TO220 gibi smd olmayan kılıflar içinde bu yöntemin uygulanması mümkündür.
İşin matematiği yine biraz karmaşıktır. Isı bir çok yöne dağıldığı için Seri / Paralel termal dirençlerin hesaplanması söz konusudur. İlgilenenler için uygulama notlarını ekliyorum.
Karmaşık hesaplar sonunda elde edilen termal direnç soğutma için görece yetersizdir. İşi biraz kolaylaştırmak adına bazı hazır kaynaklar buldum.
Paul Bryson yaklaşık ortalama değerler veren bir tablo hazırlamış. Soğutma için ayrılan bakır alanına göre termal direnç değerlerini tablodan tespit edilebiliyor.
Pcb üzerindeki viaların termal direncini hesaplamak için ise
Saturn PCB Design ın PCB Toolkit aracı kullanılabilir. Ayrıca bu program pcb hesaplamaları için faydalı ve ücretsiz bir sürü hesaplama yeteneğine sahiptir.
 |
| Sağ alt köşede via ların termal dirençleri hesaplanmaktadır. |
