Site Loader
Рассеиваемая мощность | основные понятия и тестовое оборудование — Учебник

Содержание

Рассеяние мощности

Глава 2 — Основные понятия и тестовое оборудование

ЧАСТИ И МАТЕРИАЛЫ

  • Калькулятор (или карандаш и бумага для выполнения арифметики)
  • 6-вольтовая батарея
  • Два резистора 1/4 Вт: 10 Ом и 330 Ом.
  • Малый термометр

Значения резисторов не обязательно должны быть точными, но в пределах пяти процентов от указанных цифр (+/- 0, 5 Ом для резистора 10 Ом, +/- 16, 5 Ом для резистора 330 Ом). Цветовые коды для сопротивления 5% 10 Ом и резисторы 330 Ом: коричневый, черный, черный, золотой (10, +/- 5%) и оранжевый, оранжевый, коричневый, золотой (330, +/- 5%),

Не используйте для этого эксперимента размер батареи, отличный от 6 вольт.

Термометр должен быть как можно меньше, чтобы облегчить быстрое обнаружение тепла, создаваемого резистором. Я рекомендую медицинский термометр, тип, используемый для измерения температуры тела.

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки в электрических цепях, том 1, глава 2: «Закон Ома»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

  • Использование вольтметра
  • Использование амперметра
  • Использование Омметра
  • Использование закона Джоуля
  • Важность номинальных мощностей компонентов
  • Значение электрически общих точек

СХЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИИ

ИНСТРУКЦИИ

Измерьте сопротивление каждого резистора с помощью омметра, отметив точные значения на листе бумаги для последующего использования.

Подключите резистор 330 Ом к 6-вольтовой батарее, используя пару перемычек, как показано на рисунке. Подсоедините провода перемычек к клеммам резистора, прежде чем подключать другие концы к батарее. Это гарантирует, что ваши пальцы не касаются резистора при подаче питания от батареи.

Возможно, вам интересно, почему я не советую физически связаться с резистором. Это связано с тем, что он будет горячим при питании от аккумулятора. Вы будете использовать термометр для измерения температуры каждого резистора при питании.

Когда резистор 330 Ом подключен к аккумулятору, измерьте напряжение с помощью вольтметра. При измерении напряжения существует более одного способа получения правильного показания. Напряжение может измеряться непосредственно через батарею или непосредственно через резистор. Напряжение батареи такое же, как напряжение резистора в этой цепи, так как эти два компонента имеют один и тот же набор электрических точек: одна сторона резистора напрямую подключена к одной стороне батареи, а другая сторона резистора подключена напрямую на другую сторону батареи.

Все точки соприкосновения вдоль верхнего провода на иллюстрации (окрашенные в красный цвет) являются электрически общими друг для друга. Все точки соприкосновения вдоль нижнего провода (цветные черные) также являются электрически общими друг с другом. Напряжение, измеренное между любой точкой верхнего провода и любой точкой на нижнем проводе, должно быть одинаковым. Однако напряжение, измеренное между любыми двумя общими точками, должно быть равным нулю.

Используя амперметр, измерьте ток через контур. Опять же, нет никакого «правильного» способа измерения тока, если амперметр помещается внутри протока электронов через резистор, а не через источник напряжения. Чтобы сделать это, сделайте перерыв в цепи и поместите амперметр в этот разрыв: подключите два испытательных зонда к двум проводам или клеммам, оставленным открытым от разрыва. Один жизнеспособный вариант показан на следующем рисунке:

Теперь, когда вы измерили и зафиксировали сопротивление резистора, напряжение цепи и ток цепи, вы готовы рассчитать рассеивание мощности . В то время как напряжение является мерой электрических «толчков», стимулирующих электроны для перемещения по цепи, а ток является мерой скорости потока электронов, мощность — это показатель скорости работы : как быстро выполняется работа в цепи. Требуется определенная работа, чтобы подтолкнуть электроны через сопротивление, а сила — описание то

Выбор процессорного кулера | Кулеры для процессора | Блог

«Сердцу системы», как часто называют центральный процессор, необходимо охлаждение. Дело в том, что он состоит из огромного числа транзисторов, каждый из которых нуждается в питании. Энергия, как известно, никуда не девается, а переходит из электрической в тепловую. Разумеется, эту энергию необходимо отвести от процессора. В магазинах можно найти устройства охлаждения различного типа, размера и формы. Сегодняшняя статья поможет выбрать кулер для процессора.

Слово «Кулер» происходит от английского cooler — охладитель. Применимо к компьютерной технике, подразумевается воздушная система охлаждения, которая состоит, чаще всего, из радиатора и вентилятора, и служит для охлаждения компонентов компьютера, тепловыделение которых больше, чем 5Вт.

Изначально процессоры обходились собственной поверхностью для рассеивания необходимого количества тепла, затем на них крепили простенькие алюминиевые радиаторы. С ростом мощности, следовательно, и тепловыделения, этого стало не хватать. На радиаторы начали устанавливать вентиляторы. Естественно, производители стремились улучшить конструкцию и материалы, что в итоге привело к разнообразию вариантов систем охлаждения.

Виды систем охлаждения процессора по способу отведения тепла.

1) Воздушные системы охлаждения, которые также называют «кулеры».

Именно им и посвящена сегодняшняя статья.

2) Жидкостныесистемы охлаждения.

Тепло отводится при помощи жидкости. На процессоре находится водоблок, который снимает тепло. Насос, который включен в контур,  эту жидкость прокачивает по трубкам к удаленному радиатору. Там тепло отводится, а жидкость возвращается в водоблок. Этот цикл непрерывен. Существуют необслуживаемые системы и обслуживаемые. В первом случае – собирают и заливают жидкость на заводе. Вторые приобретаются в виде набора, и собираются уже под конкретную систему.

Плюсы по сравнению с большинством воздушных систем:

+Меньше шум

+Выше эффективность

+Гибкость установки

+Интересный внешний вид.

Минусы:

-Выше цена

-Риск протечек

-Сложность установки

-Требуется обдув околосокетного пространства.

3) Экстремальные системы охлаждения.

Это системы, основанные на принципе фазового перехода,  системы открытого испарения, а также так называемые «чиллеры». Такого рода системы используются только энтузиастами для достижения результатов в разгоне компьютерных компонентов.

Всегда ли необходимо подбирать кулер? ВОХ и OEM процессоры.

При выборе комплектующих для сборки системного блока, сначала определяются с процессором. Тут же возникает вопрос: «А почему процессор одной модели в одном и том же магазине можно купить по различной цене?». Дело в том, что есть OEM – версия, а есть BOX, обычно это указывается в названии. Первая означает то, что процессор приехал в точку продажи на паллете, и используется для сборки ПК. BOX — версия предусматривает то, что процессор находится в коробке с устройством охлаждения, инструкцией, и, обычно, увеличенной гарантией. Нужно отметить, что самые мощные процессоры, даже в BOX – версии не всегда комплектуются системами охлаждения. В таком случае, размер коробки меньше, а отсутствие кулера указывается на коробке и в описании.

Вполне логично то, что для OEM-процессоров необходим кулер. Однако часто его приобретают и к BOX-версии. Комплектный кулер, естественно справится с охлаждением, но только в идеальных условиях. Если же корпус плохо продувается, в случае жары, либо разгона процессора, в лучшем случае вентилятор будет сильно шуметь, а температуры будут предельными. В худшем – процессор перегреется и замедлит свою работу, будет пропускать такты. В случае офисного системного блока можно использовать комплектный, коробочный кулер, но связка из ОЕМ-версии и кулера стороннего производителя будет стоить меньше.

Подбор кулера в зависимости от сокета.

Как только процессор выбран, нужно посмотреть, для какого сокета он предназначен. Это первый пункт в подборе кулера. Сокет – гнездо на материнской плате, в которое ставится процессор. Производители процессоров довольно часто меняют сокеты. Реже происходит замена стандартов крепления процессорных систем охлаждения.

Обычно, простые кулеры с небольшой стоимостью подходят только для одного процессорного разъема. Мощные системы охлаждения производители делают универсальными, это позволяет использовать их продукцию для различных платформ, даже снятых с производства.

Чтобы выбрать подходящий нам кулер, просто в конфигураторе выбираем нужный нам сокет, например, AM3+, 1151 и так далее.

Подбор кулера в зависимости от рассеиваемой мощности.

TDP — Thermal Design Power — это мощность, на отвод которой должна быть рассчитана система охлаждения процессора. Измеряется в Ваттах. Этот параметр никто не скрывает, его также можно посмотреть в характеристиках процессора. Рассеиваемая кулером мощность должна быть больше или равна TDP процессора. Конечно, в случае равенства мощностей, системы охлаждения хватит, но тут все также как и в случае с комплектным BOX — кулером  –  лучше взять с запасом. Даже если перегрева не будет, то кулер с большей рассеиваемой мощностью будет работать тише, и его не придется менять в случае апгрейда. Если в планах разгон процессора, нужно учесть, что тепловыделение растет пропорционально поднятию напряжения. В результате TDP возрастает, иногда даже в разы.

Условно можно выделить несколько групп процессорных кулеров в зависимости от рассеиваемой мощности:

До 45Вт – для офисных ПК

45-65Вт – для мультимедийных ПК

65-80Вт – для игровых ПК среднего класса

80-120Вт – для игровых ПК высокого класса

Больше 120Вт – мощные игровые, либо профессиональные ПК,также разогнанные процессоры.

Подбор кулера в зависимости от конструкции.

Конструктивно все процессорные кулеры можно разделить на две группы:  обычной конструкции и башенной. Первая подразумевает вентилятор параллельно материнской плате, а ребра радиатора перпендикулярно. В случае же башенной конструкции все наоборот. Встречаются высокоэффективные кулеры обычного типа, но чаще всего они похожи на те, что идут в комплекте с BOX — процессорами.

Добиться высокой мощности рассеивания тепла гораздо проще в кулерах башенного типа. За счет теплотрубок радиатор можно отнести дальше от материнской платы, есть возможность установить несколько вентиляторов, а также изготовить радиатор любого размера. Теплый воздух башенный кулер выдувает в сторону задней стенки, а не материнской платы.  Он не будет мешать околосокетному пространству и планкам оперативной памяти.

В кулерах обычного типа за счет расположения вентилятора, обеспечивается лучший обдув пространства вокруг сокета. Также к плюсам стоит отнести и габариты — высота кулеров данного типа меньше, чем у башенных.

Высоту следует учитывать в кулерах любой конструкции — она должна быть меньше, чем та, что указана в парметрах компьютерного корпуса. В противном случае стенка не сможет закрыться.

Теплотрубки, за счет кипящей в них жидкости, переносят тепло от одного места к другому практически мгновенно. В случае компьютерных кулеров – от основания кулера к радиатору. Чем больше трубок  — тем более эффективным будет устройство охлаждения. Также, на производительность кулера влияет и диаметр теплотрубок — чем они толще, тем быстрее трубки могут отводить тепло.

Выбор материалов радиатора и основания кулера.

Медь и алюминий – два материала, которые используют все производители кулеров. Медь обладает более высокой теплопроводностью, но при этом намного тяжелее и дороже алюминия. Простой кулер без теплотрубок изготовлен обычно полностью из алюминия. Встречаются модели со вставками из меди в основании. Бывают и полностью медные модели, но если тепловых трубок нет — хорошо охлаждать мощные процессоры они не смогут.

Кулеры башенного типа комбинируют – основание из меди, а радиатор алюминиевый. Полностью медные башни — довольно редкие кулеры, так как возрастает стоимость и вес, а увеличение производительности несущественное. По цвету определить материал получится далеко не всегда — иногда для предотвращения окисления основание и теплотрубки покрывают никелем.

Параметры комплектных вентиляторов.

Чтобы радиатор эффективно отводил тепло – его необходимо продувать. Осуществляется это вентиляторами. Иногда производители используют свой типоразмер, иногда стандартные вентиляторы с квадратной рамкой 80, 92, 120, 140мм. В случае выхода из строя стандартного вентилятора – его запросто можно приобрести отдельно.  Чем больше размер вентилятора – тем он тише, так как при тех же оборотах прокачивает больше воздуха.

Чаще всего кулеры комплектуются одним вентилятором, редко встречаются безвентиляторные (пассивные) модели. Мощные устройства могут комплектоваться двумя, и даже тремя вентиляторами, что обеспечивает лучшую продуваемость. Впрочем, производители часто оставляют возможность дооснастить кулеры. Максимальное число устанавливаемых вентиляторов – один, два или три.

Чем выше будут обороты вентиляторов, тем лучше будет продуваться радиатор. Это позволит снизить температуры, но повысит уровень шума. Этот уровень измеряется в децибелах (дБ), и зависит от скорости вращения, типа подшипника вентилятора, формы и количества лопастей. Вентиляторы до 25 дБ условно можно считать тихими, что чаще всего соответствует вращению со скоростью меньшей, чем 1500 оборотов в минуту.

Впрочем, оборотами вентиляторов можно управлять. Есть кулеры, где это осуществляется вручную. В комплекте присутствует регулятор, вращая ручку которого или передвигая ползунок, можно добиться приемлемого уровня шума. Впрочем, в таком случае придется самостоятельно отслеживать температуру процессора и поднимать обороты в моменты максимальной нагрузки. Иногда в комплекте встречается не переменный регулятор, а постоянный резистор. То есть подключив вентилятор напрямую к материнской плате – получим одну скорость, а через резистор – меньшую, но тоже фиксированную.

Если материнская плата поддерживает PWM, лучше приобрести кулер с 4-проводным вентилятором. PWM – Pulse-Width Modulation – технология автоматического изменения скорости вращения вентиляторов в зависимости от температуры по заданной программе. При маленькой нагрузке кулера слышно не будет, а при большой вентилятор начнет вращаться быстрее, а температуры снизятся.

Для любителей моддинга выпускаются кулера с подсветкой вентилятора, например, синей.

Комплектация.

В комплекте с кулером обычно можно найти крепления для поддерживаемых сокетов, инструкцию, крепление дополнительных вентиляторов, если возможна их установка, а также термопасту. В случае самых простых моделей термопаста бывает нанесена на основание, иногда ее нет в комплекте. В таком случае, термопасту необходимо приобретать отдельно.

Ценовые диапазоны.

До 450р. Простые кулеры, которые подходят для процессоров с тепловыделением до 75Вт. Изготовлены из алюминия, скорость вращения вентилятора не поменять. Подходят для офисных компьютеров.

450р – 900р. Уже встречаются кулеры с медными вставками, вентиляторы с поддержкой PWM и менее шумные. Могут отводить до 95Вт тепла. Подойдут для мультимедиа ПК и игровых ПК начального уровня.

900р – 1800р. Кулеры для игровых ПК, способные охладить процессоры с TDP 95-130Вт. Диапазон почти полностью занят кулерами башенного типа, но встречаются и продвинутые модели обычной конструкции.  Все оснащены регулировкой вращения вентиляторов.

1800р – 3500р. Верхний сегмент. Кулеры запросто отводят 130-160Вт тепла, некоторые модели и больше. Тихие, но мощные вентиляторы, часто с подсветкой и массивные радиаторы не позволяют перегреваться даже разогнанным процессорам. Также можно встретить компактные кулеры для HTPC премиум-класса.

3500р-8500р. Премиум сегмент, так называемые «суперкулеры». Для тех, кому нужно отводить до 350Вт тепла, и делать это бесшумно. Естественно, что на заводских частотах столько тепла процессоры не выделяют, кулера этого ценового сегмента пригодятся для любителей разгона. Зачастую обладают просто огромными радиаторами, которые войдут не во все корпуса.

рассеиваемая мощность — это… Что такое рассеиваемая мощность?

рассеиваемая мощность

 

рассеиваемая мощность

[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.]

Тематики

  • электротехника, основные понятия

EN

  • power dispersion
  • power dissipation

Справочник технического переводчика. – Интент. 2009-2013.

  • рассевое сырье
  • таймер

Смотреть что такое «рассеиваемая мощность» в других словарях:

  • рассеиваемая мощность — sklaidomoji galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Galia, susijusi su tam tikroje sistemoje ar terpėje išsklaidoma energija. atitikmenys: angl. dissipation power vok. Verlustleistung, f rus. рассеиваемая мощность, f… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • рассеиваемая мощность — sklaidomoji galia statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. dissipated power; dissipation power vok. dissipierte Leistung, f; zerstreute Leistung, f; Zerstreuungsleistung, f rus. рассеиваемая мощность, f pranc. puissance dissipée, f …   Fizikos terminų žodynas

  • рассеиваемая мощность интегральной микросхемы — рассеиваемая мощность Мощность, рассеиваемая интегральной микросхемой, работающей в заданном режиме. Обозначение Pрас Ptot [ГОСТ 19480 89] Тематики микросхемы Синонимы рассеиваемая мощность …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность оптопары — рассеиваемая мощность Pрас Наибольшее значение мощности, которую способна рассеять оптопара в заданном режиме при длительной работе. [ГОСТ 27299 87] Тематики полупроводниковые приборы Обобщающие термины параметры оптопар, оптоэлектронных… …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность электрода электровакуумного прибора — мощность электрода Мощность, рассеиваемая электродом электровакуумного прибора в виде тепла в результате электронной и (или) ионной бомбардировки. [ГОСТ 13820 77] Тематики электровакуумные приборы Синонимы мощность электрода EN electrode… …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность ФЭПП — Суммарная мощность, рассеиваемая ФЭПП и определяемая мощностью электрического сигнала и мощностью воздействующего на него излучения. Обозначение P Ptot [ГОСТ 21934 83] Тематики приемники излуч. полупроводн. и фотоприемн. устр. EN total power… …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность при включении тиристора — Мощность, рассеиваемая тиристором при его переключении с заданного напряжения в закрытом состоянии на заданный ток в открытом состоянии. Обозначение Pвкл PTT [ГОСТ 20332 84] Тематики полупроводниковые приборы EN turn on power dissipation FR… …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность при выключении тиристора — Мощность, рассеиваемая тиристором во время перехода из открытого состояния в закрытое или обратное непроводящее при переключении тиристора с заданного тока в открытом состоянии на заданное напряжение в закрытом состоянии противоположной… …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность в закрытом состоянии тиристора — Значение мощности, рассеиваемой тиристором при протекании тока в закрытом состоянии тиристора. Обозначение Pзс PD [ГОСТ 20332 84] Тематики полупроводниковые приборы EN off state power dissipation FR puissance dissipée à l’état bloqué …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность в обратном непроводящем состоянии тиристора — Значение мощности, рассеиваемой тиристором при протекании обратного тока. Обозначение Pнпс,обр PR [ГОСТ 20332 84] Тематики полупроводниковые приборы EN reverse power dissipation FR puissance dissipée à l’état bloqué dans Ie sens inverse …   Справочник технического переводчика


рассеиваемая мощность — это… Что такое рассеиваемая мощность?

рассеиваемая мощность
  1. power dissipation
  2. power dispersion

 

рассеиваемая мощность

[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.]

Тематики

  • электротехника, основные понятия

EN

  • power dispersion
  • power dissipation

Русско-английский словарь нормативно-технической терминологии. academic.ru. 2015.

  • рассев между близкими по размерам отверстий ситами
  • рассеиваемая мощность ФЭПП

Смотреть что такое «рассеиваемая мощность» в других словарях:

  • рассеиваемая мощность — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN power dispersionpower dissipation …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность — sklaidomoji galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Galia, susijusi su tam tikroje sistemoje ar terpėje išsklaidoma energija. atitikmenys: angl. dissipation power vok. Verlustleistung, f rus. рассеиваемая мощность, f… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • рассеиваемая мощность — sklaidomoji galia statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. dissipated power; dissipation power vok. dissipierte Leistung, f; zerstreute Leistung, f; Zerstreuungsleistung, f rus. рассеиваемая мощность, f pranc. puissance dissipée, f …   Fizikos terminų žodynas

  • рассеиваемая мощность интегральной микросхемы — рассеиваемая мощность Мощность, рассеиваемая интегральной микросхемой, работающей в заданном режиме. Обозначение Pрас Ptot [ГОСТ 19480 89] Тематики микросхемы Синонимы рассеиваемая мощность …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность оптопары — рассеиваемая мощность Pрас Наибольшее значение мощности, которую способна рассеять оптопара в заданном режиме при длительной работе. [ГОСТ 27299 87] Тематики полупроводниковые приборы Обобщающие термины параметры оптопар, оптоэлектронных… …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность электрода электровакуумного прибора — мощность электрода Мощность, рассеиваемая электродом электровакуумного прибора в виде тепла в результате электронной и (или) ионной бомбардировки. [ГОСТ 13820 77] Тематики электровакуумные приборы Синонимы мощность электрода EN electrode… …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность ФЭПП — Суммарная мощность, рассеиваемая ФЭПП и определяемая мощностью электрического сигнала и мощностью воздействующего на него излучения. Обозначение P Ptot [ГОСТ 21934 83] Тематики приемники излуч. полупроводн. и фотоприемн. устр. EN total power… …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность при включении тиристора — Мощность, рассеиваемая тиристором при его переключении с заданного напряжения в закрытом состоянии на заданный ток в открытом состоянии. Обозначение Pвкл PTT [ГОСТ 20332 84] Тематики полупроводниковые приборы EN turn on power dissipation FR… …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность при выключении тиристора — Мощность, рассеиваемая тиристором во время перехода из открытого состояния в закрытое или обратное непроводящее при переключении тиристора с заданного тока в открытом состоянии на заданное напряжение в закрытом состоянии противоположной… …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность в закрытом состоянии тиристора — Значение мощности, рассеиваемой тиристором при протекании тока в закрытом состоянии тиристора. Обозначение Pзс PD [ГОСТ 20332 84] Тематики полупроводниковые приборы EN off state power dissipation FR puissance dissipée à l’état bloqué …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность в обратном непроводящем состоянии тиристора — Значение мощности, рассеиваемой тиристором при протекании обратного тока. Обозначение Pнпс,обр PR [ГОСТ 20332 84] Тематики полупроводниковые приборы EN reverse power dissipation FR puissance dissipée à l’état bloqué dans Ie sens inverse …   Справочник технического переводчика


Какая мощность рассеивается на полупроводнике в виде тепла?

Диод, светодиод, транзистор, микросхема: Вычисление значений рассеиваемой
тепловой мощности с последующим расчётом площади радиатора.

Простая, казалось бы, задача, связанная с расчётом мощности, выделяемой полупроводником в виде тепла, для некоторых на поверку может оказаться и не так уж и очевидной, как это виделось с первого взгляда.
Конечно, мозг опытного и высокоразвитого радиолюбителя возмутится подобной постановке вопроса, ибо совершит подобное незамысловатое действие до того, как его владелец доберётся до середины статьи. Однако, базируясь на немалом количестве писем в мой адрес по данной тематике, а также, для того, чтобы тупо избежать ряда неясностей и ошибок при оценке выделяемого тепла — всё ж таки подниму данную тему и продолжу:

1. Тепловая мощность, выделяемая (рассеиваемая) на диоде.

Тут всё просто как ситцевые трусы! В соответствии с основными законами электротехники тепловая мощность, выделяемая полупроводником, равна Pt = Uд × Iд, где Uд — напряжение на выводах диода, возникающее при прохождении через него прямого рабочего тока, а Iд — это сам рабочий ток диода.
Принято считать, что величина падения напряжения на диоде составляет 0,6…0,8 В для кремниевых диодов и 0,3…0,4 В — для германиевых и диодов Шоттки. Однако, если внимательно посмотреть справочные характеристики выпрямительных диодов (а, как правило, именно они работают при существенных токах), то окажется, что при токах, близких к максимальным, падение напряжения на кремниевых диодах составляет 1…1,1 В, а на диодах Шоттки — 0,5…0,6 В. Значения падений напряжений на светодиодах имеют довольно большой разброс (в зависимости от цвета) и составляют величины 1,5…3 В. Именно эти значения и следует подставлять в формулу для расчёта выделяемой диодами тепловой мощности.

2. Тепловая мощность, выделяемая на выпрямительных мостах.

Тут всё рассчитывается точно так же, как и в предыдущем случае с диодами — Pt = Uпр × Iнагр, только в качестве Uпр подставляем значение падения прямого напряжения на мосте, а в качестве Iнагр — максимальный ток, протекающий через нагрузку.
Поскольку в диодных мостах используются силовые диоды с малым падением прямого напряжения, то параметр Uпр обычно составляет величину 1…1,1 В (справочная характеристика).

3. Тепловая мощность, выделяемая на линейных стабилизаторах.

Данный тип стабилизаторов может быть выполнен как на дискретных элементах (когда основную часть тепла выделяет регулирующий транзистор), так и в виде интегральной микросхемы — в этом случае тепло рассеивается на всём корпусе элемента. Тепловая мощность, выделяемая транзистором или ИМС, равна Pt ≈ (Uвх — Uвых) × Iнагр

4. Тепловая мощность, выделяемая на импульсных (ключевых) стабилизаторах.

В импульсных стабилизаторах напряжения регулирующий элемент работает в ключевом режиме, то есть периодически открывается и закрывается, а поэтому по сравнению с линейным стабилизатором имеет значительно меньшие потери энергии на нагрев, а потому и более высокий показатель КПД. В данном случае тепловая мощность, выделяемая полупроводником, равна Pt ≈ Uоткр × Iнагр, где Uоткр — падение напряжения на полностью открытом управляющем ключевом элементе (Uкэ нас — для биполярного транзистора или Iнагр × Rоткр — для полевого).
Современные силовые полевые транзисторы за счёт очень низких величин сопротивлений сток-исток открытого канала (Rоткр) являются предпочтительными для использования в ключевых схемах. Значение Uоткр для них, как правило, не превышает величины 1В даже при очень высоких токах нагрузки.

5. Тепловая мощность, выделяемая выходными каскадами транзисторных усилителей.

Этот пункт имеет массу нюансов и вызывает максимальное количество вопросов. Связано это, прежде всего, с многообразием классов режимов работы транзисторов в выходных каскадах усилителей. Все эти режимы мы подробно рассмотрели на странице (ссылка на страницу).
Самым простым методом, позволяющим определить примерную величину тепловой мощности, выделяемой выходным каскадом, является примитивное перемножение величины максимальной выходной мощности, отдаваемой в нагрузку, и значения КПД выходного каскада.
Для этого нам, естественным образом, надо понимать в каком классе у нас работает выходной каскад. Итак, вспоминаем.
1. Класс А однотактный: КПД — около 30%,
2. Класс А двухтактный: КПД 40…45%,
3. Класс АВ двухтактный: КПД 60…75% (зависит от тока покоя транзисторов и выходной мощности),
4. Класс В двухтактный: КПД — около 80%,
5. Класс С двухтактный: КПД 80…90%,
3. Класс D: КПД 90…95%.

Ну вот, а теперь можно подставить значения в формулу для расчёта выделяемой тепловой мощности:
Pt ≈ Pвых × (100 — КПД) / КПД и далее со спокойной совестью переходить на следующую страницу для расчёта площади радиатора.

 

рассеиваемая мощность — это… Что такое рассеиваемая мощность?

рассеиваемая мощность
dissipated power, dissipation power

Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.

  • расседлывать
  • рассеиваемый

Смотреть что такое «рассеиваемая мощность» в других словарях:

  • рассеиваемая мощность — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN power dispersionpower dissipation …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность — sklaidomoji galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Galia, susijusi su tam tikroje sistemoje ar terpėje išsklaidoma energija. atitikmenys: angl. dissipation power vok. Verlustleistung, f rus. рассеиваемая мощность, f… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • рассеиваемая мощность — sklaidomoji galia statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. dissipated power; dissipation power vok. dissipierte Leistung, f; zerstreute Leistung, f; Zerstreuungsleistung, f rus. рассеиваемая мощность, f pranc. puissance dissipée, f …   Fizikos terminų žodynas

  • рассеиваемая мощность интегральной микросхемы — рассеиваемая мощность Мощность, рассеиваемая интегральной микросхемой, работающей в заданном режиме. Обозначение Pрас Ptot [ГОСТ 19480 89] Тематики микросхемы Синонимы рассеиваемая мощность …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность оптопары — рассеиваемая мощность Pрас Наибольшее значение мощности, которую способна рассеять оптопара в заданном режиме при длительной работе. [ГОСТ 27299 87] Тематики полупроводниковые приборы Обобщающие термины параметры оптопар, оптоэлектронных… …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность электрода электровакуумного прибора — мощность электрода Мощность, рассеиваемая электродом электровакуумного прибора в виде тепла в результате электронной и (или) ионной бомбардировки. [ГОСТ 13820 77] Тематики электровакуумные приборы Синонимы мощность электрода EN electrode… …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность ФЭПП — Суммарная мощность, рассеиваемая ФЭПП и определяемая мощностью электрического сигнала и мощностью воздействующего на него излучения. Обозначение P Ptot [ГОСТ 21934 83] Тематики приемники излуч. полупроводн. и фотоприемн. устр. EN total power… …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность при включении тиристора — Мощность, рассеиваемая тиристором при его переключении с заданного напряжения в закрытом состоянии на заданный ток в открытом состоянии. Обозначение Pвкл PTT [ГОСТ 20332 84] Тематики полупроводниковые приборы EN turn on power dissipation FR… …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность при выключении тиристора — Мощность, рассеиваемая тиристором во время перехода из открытого состояния в закрытое или обратное непроводящее при переключении тиристора с заданного тока в открытом состоянии на заданное напряжение в закрытом состоянии противоположной… …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность в закрытом состоянии тиристора — Значение мощности, рассеиваемой тиристором при протекании тока в закрытом состоянии тиристора. Обозначение Pзс PD [ГОСТ 20332 84] Тематики полупроводниковые приборы EN off state power dissipation FR puissance dissipée à l’état bloqué …   Справочник технического переводчика

  • рассеиваемая мощность в обратном непроводящем состоянии тиристора — Значение мощности, рассеиваемой тиристором при протекании обратного тока. Обозначение Pнпс,обр PR [ГОСТ 20332 84] Тематики полупроводниковые приборы EN reverse power dissipation FR puissance dissipée à l’état bloqué dans Ie sens inverse …   Справочник технического переводчика


Как влияют тепловые трубки охлаждения на эффективность кулера: распиливаем ID-Cooling SE-224M | Кулеры для процессора | Блог

Что будет, если распилить тепловые трубки системы охлаждения? Я решил «убить» свой подопытный кулер. А все ради любопытства. Не дают мне покоя его четыре красивые медные трубки, которые величественно пронизывают алюминиевые пластины радиатора. Что в них? Нет, теорию я читал, и видел картинки, на которых показаны внутренности тепловых трубок. Но бывает так, что в теории одно, а на практике все упрощают. Короче надо пилить, может там, в этих трубках, ничего и нет.

Тепло, вода и медные трубы

В настоящее время тепловые трубки широко применяются в конструкциях процессорных кулеров. Они позволяют не только эффективно переносить тепло от теплосъемника кулера к радиатору, но и распределять его по всему объему радиатора, что способствует хорошему рассеиванию теплоты в окружающее пространство. 

Как известно, процесс передачи тепла в трубке создается за счет находящейся внутри легкокипящей жидкости, которая испаряется на горячем конце трубки и конденсируется на холодном. Чтобы жидкость закипала при более низких температурах в трубке создается пониженное давление. Трубки должны быть герметичны. В качестве жидкости можно применять воду.

А действительно ли в массово продаваемых кулерах используются настоящие тепловые трубки? Или это обычные медные трубки, теплопроводности которых достаточно для передачи и распределения тепла в радиаторе без использования всяких эффектов испарения и конденсации?

В описываемом эксперименте я оценю охлаждающую способность кулера с четырьмя тепловыми трубками. Затем я разгерметизирую трубки и снова проверю эффективность охлаждения. Жаль кулер, но истина дороже.

Стенд для испытаний

Для того, чтобы не использовать процессор в качестве источника теплоты для тестирования кулера был собран стенд. Мощные резисторы нагревают алюминиевую пластину, внутри которой размещен датчик температуры, подключаемый к мультиметру. Данная пластина является в некотором роде прототипом крышки процессора.

Толщина пластины составляет аж целых 5 мм, это способствует равномерному распределению тепла по всему пятну соприкосновения теплосъемника кулера с пластиной.

Мощность, выделяемая резисторами может достигать 200 Вт. Напряжение на резисторы подается от регулируемого лабораторного блока питания.

Вентилятор кулера подключается к отдельному регулируемому источнику питания. Обороты вентилятора измеряются лазерным тахометром UT373.

Стенд позволяет оценивать охлаждающую способность кулеров без привязки к конкретному процессору. Это дает возможность объективно и не зависимо сравнивать их эффективность.

Определяем эффективность кулера с тепловыми трубками

Ну и, собственно, подопытный кулер. Это SE-224M от ID-Cooling с заявленным TDP 150 Вт. Он уже был героем двух публикаций: «Что будет если кулер использовать без термопасты» и «Термопасты. КПТ-8 против МХ-4 и зачем нужна теплопроводность». 

Итак, судя по внешнему виду, все четыре трубки герметичны и из них был откачан воздух, так как концы трубок развальцованы (ну, наверное). Устанавливаем кулер на стенд и измеряем температуру основания теплосъемника в зависимости от рассеиваемой мощности и оборотов вентилятора.

Номинальные характеристики зафиксированы. Трубки пока еще целые и невредимые.

Пилите Шура, пилите

Теперь будем пилить. Для начала была разгерметизирована одна трубка:

Внутри трубки можно увидеть пористую структуру. И это хорошо. Именно пористая структура позволяет жидкости под действием капиллярных сил перемещаться по трубке не зависимо от ее положения  в пространстве.

Кстати, при оценке охлаждающей способности кулера менялось его положение с вертикального на горизонтальное. Разницы в температуре не отмечалось.

Две или четыре, какая разница

Для определения охлаждающей способности кулера я распилил еще одну трубку и установил кулер на стенд. Что бы не перегружать график данными, сравнение температур я показал при вращении вентилятора со скоростью 900 об/мин. Считаю, что такие обороты вентилятора размером 120 мм оптимальны с точки зрения шума и воздушного потока для большинства моделей кулеров.

При рассеиваемой мощности в 100 Вт температура при двух неработающих трубках увеличилась всего на 3°C. При увеличении теплового потока она возрастает, но даже при 180 Вт разница составляет около 5°C.

Шеф, все пропало

Было сделано предположение, что эффективность тепловых трубок слишком преувеличена. И если разгерметизировать все четыре трубки, то эффективность кулера в целом останется на вполне нормальном уровне, и его можно будет использовать для охлаждения слабых процессоров.

И все трубки были разгерметизированы:

В результате кулер перестал функционировать как охладитель. Вернее, не совсем так. Возможно для охлаждения чипсета или SSD его можно использовать, но не более того.

Даже график было затруднительно строить. 

При мощности процессора в 60 Вт температура его крышки может достигнуть 100 °C. Как то многовато.

Выводы

Эффективность тепловых трубок сложно переоценить. Действительно, теплопроводности меди из которой изготовлены трубки, более чем недостаточно для передачи такого теплового потока к радиатору кулера. И используемый в трубках процесс переноса тепла за счет испарения жидкости и капиллярного эффекта дают потрясающую эффективность.

Поэтому если ваша система охлаждения с использованием тепловых трубок стала как-то плохо охлаждать, то одной из причин может быть как раз разгерметизация этих самых трубок.

Стоит отметить, что использование двух или четырех трубок не дают большой разницы в охлаждающей способности кулера при рассеиваемой мощности до 150–200 Вт. Но это уже совсем другая история.

Что такое рассеивание статической мощности и рассеивание динамической мощности?
Re: статическая и динамическая

Количество энергии, которое микросхема рассеивает на единицу площади, называется ее удельной мощностью, и есть два типа удельной мощности, которые касаются разработчиков процессоров: динамическая плотность мощности и статическая плотность мощности.
Динамическая плотность мощности

Каждый транзистор в микросхеме рассеивает небольшое количество энергии, когда он переключается, и транзисторы, которые переключаются быстро, рассеивают больше энергии, чем транзисторы, которые переключаются медленно.Общее количество мощности, рассеиваемой на единицу площади в результате переключения транзисторов чипа, называется динамической плотностью мощности. Есть два фактора, которые работают вместе, чтобы вызвать увеличение динамической плотности мощности: тактовая частота и плотность транзистора.

Увеличение тактовой частоты процессора включает более быстрое переключение его транзисторов, и, как я только что упомянул, транзисторы, которые переключаются быстрее, рассеивают больше энергии. Следовательно, с увеличением тактовой частоты процессора увеличивается и его динамическая плотность мощности, поскольку каждый из этих быстро переключающихся транзисторов вносит больший вклад в общее рассеивание мощности устройства.Вы также можете увеличить динамическую плотность мощности чипа, втиснув большее количество транзисторов в одну и ту же площадь поверхности.
В дополнение к увеличению динамической плотности мощности, связанному с тактовой скоростью, разработчики микросхем также должны учитывать тот факт, что даже транзисторы, которые не переключаются, будут по-прежнему пропускать ток в течение периодов простоя, подобно тому, как отключенный кран может по-прежнему пропускать воду если давление воды за ним достаточно высоко. Этот ток утечки заставляет неработающий транзистор постоянно рассеивать следовое количество энергии.Количество энергии, рассеиваемой на единицу площади вследствие тока утечки, называется статической плотностью мощности.

Транзисторы теряют больший ток по мере того, как они становятся меньше, и, следовательно, статическая плотность мощности начинает увеличиваться по всему чипу, когда большее количество транзисторов умещается в одном и том же пространстве. Таким образом, даже устройства с относительно низкой тактовой частотой с очень маленькими размерами транзисторов все еще подвержены увеличению плотности мощности, если ток утечки не контролируется. Если общая плотность мощности кремниевого устройства станет достаточно высокой, он начнет перегреваться и в конечном итоге полностью выйдет из строя.Поэтому очень важно, чтобы разработчики высокоинтегрированных устройств, таких как современные процессоры x86, учитывали эффективность энергопотребления при разработке новой микроархитектуры.

,
Основы: рассеиваемая мощность и электронные компоненты

Lovely Resistors

Когда-либо существующей проблемой в дизайне электронных схем является выбор подходящих компонентов, которые не только выполняют поставленную задачу, но и выживают в предсказуемых условиях эксплуатации. Большая часть этого процесса заключается в обеспечении того, чтобы ваши компоненты оставались в безопасных рабочих пределах с точки зрения тока, напряжения и мощности. Из этих трех «энергетическая» часть часто является наиболее сложной (как для новичков, так и для экспертов), поскольку безопасная рабочая зона может так сильно зависеть от особенностей ситуации.

В дальнейшем мы представим некоторые основные концепции рассеивания мощности в электронных компонентах, чтобы понять, как выбирать компоненты для простых цепей с учетом ограничений по мощности.

— НАЧАТЬ ПРОСТО —

Давайте начнем с одной из простейших схем: батарея, подключенная к одному резистору:

resistor1

Здесь у нас одна батарея 9 В, а одна 100? (100 Ом) резистор, подключенный с проводами, чтобы сформировать полную цепь.

Достаточно просто, правда? Но теперь вопрос: если вы хотите на самом деле построить эту схему, насколько «большой» из 100? резистор нужно использовать, чтобы убедиться, что он не перегревается? То есть мы можем просто использовать «обычный» резистор ¼ W, как показано на рисунке ниже, или нам нужно увеличить его?

100 Ohm, 1/4 W

Чтобы выяснить это, нам нужно вычислить количество энергии, которое резистор рассеивает.
Вот общее правило для расчета рассеиваемой мощности:

Правило мощности: P = I × В
Если через данный элемент в вашей цепи протекает ток I , то при этом теряется напряжение В , то мощность, рассеиваемая этой цепью Элемент является произведением этого тока и напряжения: P = I × V .

В стороне :
Как текущее временное напряжение может дать нам измерение «мощности»?

Чтобы понять это, нам нужно вспомнить, что физически представляют ток и напряжение.

Электрический ток — это скорость потока электрического заряда через цепь, обычно выражаемая в амперах, где 1 ампер = 1 кулон в секунду. (Кулон — это единица СИ электрического заряда.)

Напряжение, или, более формально, электрический потенциал, является потенциальной энергией на единицу электрического заряда — через рассматриваемый элемент схемы.В большинстве случаев вы можете думать об этом как о количестве энергии, «израсходованной» в элементе, на единицу заряда, которая проходит через него. Электрический потенциал обычно измеряется в вольтах, где 1 вольт = 1 джоулей на кулон. (Джоуль — это единица энергии СИ.)

Итак, если мы возьмем ток, умноженный на напряжение, то это даст нам количество энергии, которое «расходуется» в элементе на единицу заряда, в раз по количеству этих единиц заряда, проходящих через элемент в секунду. :

1 ампер × 1 вольт =
1 (кулон / секунда) × 1 (джоул / кулон) =
1 джоулек / секунда

Полученная величина выражается в единицах по одному джоулю в секунду: скорость потока энергии, более известная как мощность.Единица мощности СИ — это ватт, где 1 ватт = 1 джоуль в секунду.

Наконец то у нас

1 ампер × 1 вольт = 1 ватт

resistor1

Вернуться к нашей схеме! Чтобы использовать правило мощности ( P = I × В ), нам нужно знать как ток через резистор, так и напряжение на резисторе.

Сначала мы используем закон Ома ( В, = I, × R, ), чтобы найти ток через резистор.
• Напряжение на резисторе составляет В, = 9 В.
• Сопротивление резистора составляет R, = 100 Ом.

Следовательно, ток через резистор составляет:

I = В / R = 9 В / 100? = 90 мА

Затем мы можем использовать правило мощности ( P = I × В ), чтобы найти мощность, рассеиваемую резистором.
• Ток через резистор I, = 90 мА.
• Напряжение на резисторе составляет В, = 9 В.

Следовательно, мощность, рассеиваемая в резисторе, равна:

P = I × В = 90 мА × 9 В = 0,81 Вт

Итак, вы можете использовать резистор 1/4 Вт?

Нет, потому что он, скорее всего, не перегреется.
100? резистор в этой цепи должен быть рассчитан как минимум на 0,81 Вт. Как правило, выбирается следующий больший доступный размер, в данном случае 1 Вт.

Резистор мощностью 1 Вт обычно поставляется в гораздо большем физическом корпусе, как показано здесь:

51 ohm, 1 W

(резистор 1 Вт, 51 Ом, для сравнения размеров.)

Поскольку физически резистор мощностью 1 Вт намного больше, он должен справляться с рассеиванием большего количества энергии, с его большей площадью поверхности и более широкими выводами. (Это может все еще быть очень горячим на ощупь, но это не должно быть достаточно горячим, чтобы он вышел из строя.)

power3

Вот альтернативное расположение, которое работает с четырьмя 25? резисторы в серии (что до 100?).В этом случае ток через каждый резистор по-прежнему составляет 90 мА. Но так как напряжение на каждом резисторе составляет всего одну четверть, то на каждый резистор рассеивается только одна четверть мощности. Для этой схемы требуется только четыре резистора, рассчитанных на 1/4 Вт.

В стороне: проработка этого примера.

Поскольку четыре резистора соединены последовательно, мы можем сложить их значения вместе, чтобы получить их общее сопротивление, равное 100 Ом. Использование закона Ома с этим полным сопротивлением снова дает нам ток 90 мА.И снова, поскольку резисторы включены последовательно, через каждый из них должен течь один и тот же ток (90 мА) обратно к батарее. Напряжение на каждые 25? тогда резистор В = I × R или 90 мА × 25? = 2,25 В. (Чтобы дважды проверить, что это разумно, обратите внимание, что напряжения на четырех резисторах составляют до 4 × 2,25 В = 9 В.)

Власть на каждого человека 25? резистор P = I × В = 90 мА × 2,25 В? 0,20 Вт, безопасный уровень для использования с резистором 1/4 Вт.Интуитивно понятно, что если вы разделите 100? Резистор на четыре равные части, каждая должна рассеивать одну четверть общей мощности.

— НА ВНЕШНИХ РЕЗИСТОРАХ —

5vreg1

В нашем следующем примере давайте рассмотрим следующую ситуацию: Предположим, что у вас есть схема, которая получает питание от источника питания 9 В, и имеет встроенный линейный регулятор для понижения напряжения до 5 В, где все фактически работает. Ваша нагрузка на конце 5 В может достигать 1 А.

Как выглядит сила в этой ситуации?

Регулятор, по сути, действует как большой переменный резистор, который регулирует свое сопротивление по мере необходимости для поддержания постоянного выхода 5 В. Когда выходная нагрузка составляет 1 А, выходная мощность, подаваемая регулятором, составляет 5 В × 1 А = 5 Вт, а мощность, подводимая к цепи от источника питания 9 В, составляет 9 Вт. Напряжение на регуляторе падает. равно 4 В, а при 1 А это означает, что линейный регулятор рассеивает 4 Вт, а также разницу между потребляемой мощностью и выходной мощностью.

В каждой части этой цепи соотношение мощностей задается как P = I × В . Две части — регулятор и нагрузка — это места, где рассеивается мощность. А в части цепи, проходящей через источник питания, P = I × В описывает мощность , вводимую в систему — напряжение увеличивается на по мере прохождения тока через источник питания.

Кроме того, стоит отметить, что мы не сказали , какая нагрузка тянет, что 1 А.Энергопотребление потребляется, но это не обязательно означает, что оно преобразуется в (просто) тепловую энергию — это может быть питание двигателя или, например, набор зарядных устройств.

в стороне:
Несмотря на то, что подобная установка линейного стабилизатора напряжения представляет собой общую конфигурацию , очень для электроники, стоит отметить, что это также невероятно неэффективное устройство : 4/9 входной мощности просто сгорает как тепло, даже при работе на более низких токах.

— КОГДА НЕ ПРОСТАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ «МОЩНОСТИ» —

Далее, немного более сложная часть: убедиться, что ваш регулятор может справиться с мощностью. В то время как резисторы имеют четкую маркировку по мощности, линейные регуляторы не всегда. В приведенном выше примере с регулятором давайте предположим, что мы используем регулятор L7805ABV от ST (таблица данных здесь).

pin numbers - 05
(Фото: типичный корпус TO-220, тип, обычно используемый для линейных регуляторов средней мощности)

L7805ABV — это линейный стабилизатор на 5 В в корпусе TO-220 (аналогичный показанному выше), рассчитанный на 1.Выходной ток 5 А и входное напряжение до 35 В.

Наивно, вы можете догадаться, что вы можете подключить это прямо к входному напряжению до 35 В и ожидать получения 1,5 А выходного сигнала, а это означает, что регулятор будет излучать 30 В * 1,5 А = 45 Вт мощности. Но это крошечная пластиковая упаковка; на самом деле он не может справиться с такой силой. Если вы посмотрите в таблице данных в разделе «Абсолютные максимальные рейтинги», чтобы попытаться выяснить, какую мощность он может выдержать, все, что он говорит, «внутренне ограничено» — что само по себе далеко не ясно.

Оказывается, что есть фактическая номинальная мощность, но она обычно несколько «скрыта» в таблице. Вы можете понять это, посмотрев на пару связанных спецификаций:

• T OP , Диапазон рабочих температур: от -40 до 125 ° C

• R thJA , Тепловое сопротивление, соединение-окружение: 50 ° C / Вт

• R thJC , Термостойкий соединительный кожух: 5 ° C / Вт

Диапазон рабочих температур соединения, T OP , определяет, насколько горячему «соединению» — активной части интегральной схемы регулятора — можно дать нагреться до того, как он перейдет в режим термического отключения.(Термическое отключение является внутренним пределом, который делает мощность регулятора «внутренне ограниченной».) Для нас это максимум 125 ° C.

Тепловое сопротивление переход-окружение R thJA (часто записывается как? JA ), говорит нам, насколько горячим становится переход, когда (1) регулятор рассеивает заданное количество энергии и (2) регулятор находится в на открытом воздухе при заданной температуре окружающей среды. Предположим, что нам нужно спроектировать наш регулятор так, чтобы он работал только в скромных коммерческих условиях, которые не будут превышать 60 ° C.Если нам нужно поддерживать температуру соединения ниже 125 ° C, то максимальное допустимое повышение температуры составляет 65 ° C. Если у нас R thJA при 50 ° C / Вт, то максимально допустимая рассеиваемая мощность составляет 65/50 = 1,3 Вт, если мы не хотим, чтобы регулятор перешел в режим термического отключения. Это намного ниже 4 Вт, что мы ожидаем при токе нагрузки 1 А. Фактически мы можем допустить только 1,3 Вт / 4 В = 325 мА среднего выходного тока, не отправляя регулятор в режим термического отключения.

Это, однако, для случая, когда TO-220 излучает в атмосферный воздух — почти наихудшая ситуация. Если мы сможем добавить радиатор или иным образом охладить регулятор, мы сможем сделать это намного лучше.

Противоположный конец спектра задается другой термической спецификацией: распределительная коробка теплового сопротивления, R thJC . Это указывает, какую разницу температур вы можете ожидать между соединением и внешней стороной корпуса TO-220: всего 5 ° C / Вт. Это соответствующий номер , если , вы можете быстро отвести тепло от упаковки, например, если у вас есть очень хороший радиатор, подключенный к внешней стороне корпуса TO-220.При большом радиаторе и идеальном подключении к этому радиатору, при 4 Вт, температура соединения поднимется всего на 20 ° C выше температуры вашего радиатора. Это представляет собой абсолютный минимум отопления, который вы можете ожидать в идеальных условиях.

В зависимости от технических требований, вы можете начать с этого момента, чтобы создать полный бюджет мощности, чтобы учесть теплопроводность каждого элемента вашей системы, от самого регулятора до теплообменной площадки между ним и радиатором, к тепловой связи радиатора с окружающим воздухом.Затем вы можете проверить соединения и относительную температуру каждого компонента с помощью бесконтактного инфракрасного термометра с точечным считыванием. Но часто лучше переоценить ситуацию и посмотреть, есть ли лучший способ сделать это.

pin numbers - 15

В данной ситуации можно было бы рассмотреть возможность перехода к регулятору поверхностного монтажа, который предлагает лучшую возможность управления мощностью (используя печатную плату в качестве радиатора), или может быть целесообразно добавить силовой резистор (или стабилитрон) до того, как Регулятор сбрасывает большую часть напряжения за пределы регулятора, ослабляя нагрузку на него.Или, что еще лучше, посмотреть, есть ли способ построить схему без ступенчатого линейного регулятора с потерями.

— AFTERWORD —

Inside the monster

Мы рассмотрели основы понимания рассеивания мощности в нескольких простых цепях постоянного тока.

Принципы, которые мы рассмотрели, носят общий характер и могут быть использованы для понимания потребления энергии в большинстве типов пассивных элементов и даже в большинстве типов интегральных схем. Однако существуют реальные ограничения, и можно потратить всю жизнь на изучение нюансов энергопотребления, особенно при более низких токах или высоких частотах, когда малые потери, которыми мы пренебрегли, становятся важными.

В цепях переменного тока многие вещи ведут себя совершенно по-разному, но правило мощности по-прежнему сохраняется в большинстве случаев: P (t) = I (t) × V (t) для изменяющихся во времени тока и напряжения. И не все регуляторы несут в себе все эти потери: импульсные источники питания могут преобразовывать (например) 9 В постоянного тока в 5 В постоянного тока с эффективностью 90% или выше — это означает, что при хорошем дизайне может потребоваться всего около 0,6 А при 9 В до производить 5 В при 1 А. Но это история для другого времени.

,
Расчеты рассеиваемой мощности в полевых МОП-транзисторах

mosfet_hot_cold

Одним из ключевых элементов дизайна электроники, помимо элементарной работы цепей, является управление температурой и электромагнитная совместимость (EMC). На плате контроллера 3D-принтера МОП-транзисторы, как правило, являются одним из основных участников как части ЭМС, так и части управления температурным режимом.

Для Replicape Rev B я решил отключить драйверы затворов на полевых МОП-транзисторах в пользу управления воротами непосредственно из драйвера ШИМ (PCA9685).Основной причиной этого было сокращение затрат, чтобы достичь целевой цены в 99 долларов США, но это было только после тщательного рассмотрения и расчета ожидаемого рассеяния тепла от полевых МОП-транзисторов, приводящих в действие нагреватели экструдера и подогреваемые сборочные плиты. Я не рекомендую делать это, если вы собираетесь управлять МОП-транзисторами непосредственно с BeagleBone Black. Он имеет ток источника 6 мА и ток утечки 4 мА на выходных контактах, а также только 3,3 В на выходе, что приводит к тому, что МОП-транзисторы проводят больше времени в переходах и (наиболее вероятно) имеют более высокое значение Rdson из-за более низкого напряжения на затворе.

Первая макетная плата теперь вернулась, спасибо Elmatica за быстрое обслуживание и превосходные платы! Я могу сравнить расчеты с фактическими измерениями, чтобы лучше рассчитать рассеивание тепла от каждого из полевых МОП-транзисторов. Странно то, что время нарастания нагрузки не изменилось в худшую сторону, как ожидалось, а улучшилось! Заметно!

Вот изображение макета печатной платы. МОП-транзисторы — это те три, которые соответствуют предохранителю. Предохранитель это желтая вещь.
heaters

Вот некоторые из важных параметров: частота
ШИМ: 1 кГц

Replicape Rev A4A:
Напряжение на затворе: heaters
Время нарастания при нагрузке: heaters
Время спада при нагрузке: heaters
heaters при heaters: heaters
Rev A4A 20150603_114453 20150603_114429

Replicape Rev B1:
Напряжение на затворе: 20150603_114429
Время спада, измеренное на нагрузке: heaters
Время нарастания, измеренное на нагрузке: heaters
heaters при 20150603_114429: 20150603_114429

Rev B1 20150602_200335 20150602_200957

Почему это улучшилось?

Если посмотреть на схему для Rev A4A и платы Rev B1, то разница в том, что в последней отсутствует драйвер затвора.Драйверы ворот от платы Rev A4 имеют емкость 500 мА как источник, так и сток. Это замечательно, если переключаемая нагрузка находится в непосредственной близости от MOSFET, но на 3D-принтере нагрузка обычно расположена примерно в метре от платы, в результате чего кабель нагревателя действует как антенна. Поэтому последовательный резистор 20150602_200957 был введен последовательно по порядку выводов затвора, чтобы ограничить время нарастания и спада и, таким образом, ограничить полосу пропускания «антенны». По-видимому, парень, который делал расчеты на последовательном резисторе, немного стремился, поэтому результирующий наклон стал слишком плоским.При удалении драйвера затвора и последовательного резистора крутизна вместо этого ограничивается максимальными токами истока и стока драйвера ШИМ, 10 мА и 25 мА соответственно.

В оставшейся части этого поста будут показаны расчеты рассеиваемой мощности в полевом МОП-транзисторе и проведено сравнение двух конструкций.

Рассеиваемая мощность во время работы.
Чтобы получить базовые данные о том, что представляет собой наихудший случай рассеяния тепла, выполняются расчеты для полностью включенного (насыщенного) МОП-транзистора в течение 100% периода.Глядя на таблицу данных для AON6758 (рисунок 3), 20150602_200957 для 20150602_200957. Все измерения были выполнены с нагревательным элементом 40 Вт @ 12 В, обеспечивающим ток
20150602_200957
и сопротивление
20150602_200957
Зная ток через нагреватель и сопротивление МОП-транзистора, мы можем рассчитать мощность, рассеиваемую в МОП-транзистор:
20150602_200957

На Replicape Rev A4A драйвер затвора выдал 20150602_200957 12 В, которые, в свою очередь, дали 20150602_200957, что дало тепловыделение 0.033 Вт.

Рассеиваемая мощность в нерабочее время
Для полноты картины я также включаю рассеиваемую мощность в нерабочее время. Интуитивно, это незначительно, но давайте возьмем сиську и сделаем математику, чтобы быть уверенным.
Глядя на таблицу данных, ток утечки при полностью отключенном MOSFET составляет
20150602_200957 для 20150602_200957
В этом случае все напряжение лежит на сток-исток, поэтому мы имеем
20150602_200957
Это на порядок ниже, чем на время, но оно увеличивается в зависимости от температуры до заявленных 100 мА для температуры перехода 125 градусов.

Рассеиваемая мощность при переходах.
А что же во время переходов? Чтобы рассчитать это, необходимо посмотреть на мощность как функцию времени. Средняя мощность — это интеграл импульса, деленный на период. Посмотрите:
20150602_200957
Глядя на переходы подъема и спада, мы можем аппроксимировать кривую полиномиальной кривой второго порядка. С небольшой пробой и ошибкой,
I приземлился на следующие значения:
20150602_200957
Из этого был рассчитан ток стока, а также напряжение на стоке и истоке полевого МОП-транзистора, дающее необходимые параметры
для моделирования мощности, рассеиваемой в МОП-транзистор во время переходов.Вот график 20150602_200957, ток стока и результирующая мощность рассеиваются. Обратите внимание, что хотя пиковая мощность достигает 10 Вт, это только на короткое время. На рисунке ниже показан график напряжения на полевом МОП-транзисторе, тока, проходящего через него, и результирующей мощности, рассеиваемой во время переходного перехода.

figure_1

Некоторые быстрые вычисления показывают, что
figure_1
figure_1
Использование значений, приведенных выше, обнаруживает потерю эффекта 7,66 Вт во время переходного перехода.2 медь, пакеты должны быть в состоянии рассеивать от 2,6 до 4,1 Вт согласно паспорту, который намного ниже того, что показывают эти расчеты. Сравнивая это с некоторыми другими досками, для которых был сделан этот расчет, это выглядит довольно хорошо!


.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *