Подходя к вопросу о выборе радиатора для силового транзистора или мощного диода, мы, как правило, уже имеем результат предварительно произведенных расчетов относительно той мощности, которую компоненту необходимо будет рассеять через радиатор об окружающий воздух. В одном случае это будет 5 ватт, в другом 20 и т. д.
Для рассеивания большей мощности потребуется радиатор с большей площадью контакта поверхности с воздухом, а если для того же транзистора, работающего в том же режиме, взять радиатор поменьше, то и нагрев радиатора будет сильнее.
Таким образом, для одного и того же ключа справедливым оказывается утверждение: чем больше площадь контактирующей с воздухом поверхности радиатора — тем больше тепла будет рассеяно, и тем меньше нагреется при этом радиатор. То есть чем длиннее радиатор и чем более разветвлен его профиль — тем лучше он будет рассеивать тепло и, соответственно, меньше будет разогреваться.
Если для примера рассмотреть два радиатора, выполненных из профиля одинаковых размера и формы, но разной длины, то более длинный радиатор станет рассеивать тепло быстрее, нежели более короткий. Именно с данным положением тесно связан параметр дюйм*градус/ватт, нормируемый для большинства радиаторов, предлагаемых сегодня на рынке, и называемый «удельное тепловое сопротивление». В этом параметре нет данных о площади, за то есть данные о длине.
Суть данной величины
Дюйм*градус/ватт — величина, применяемая вынужденно. Она относится не конкретно к радиатору, а к металлическому профилю, по сути - к форме профиля, к поперечным размерам профиля металла, от которого данный кусок под названием «радиатор» отрезан. Радиатор длиной в 1 дюйм будет иметь вдвое больше градус/ватт, чем радиатор длиной в 2 дюйма, изготовленный из того же металла точно такого же профиля.
Вдвое более короткий радиатор разогреется на вдвое большее количество градусов относительно окружающего воздуха при одной и той же передаваемой ему тепловой мощности. И чтобы радиатор длиной в 2 дюйма из нашего примера нагрелся так же, как радиатор длиной в 1 дюйм из того же профиля, к нему потребуется подводить вдвое большее количество ватт в форме тепла.
Таким образом, мы получаем простую интерпретацию относительно параметра дюйм*градус/ватт, указываемого для того или иного радиатора. Данный параметр показывает, сколько дюймов радиатора (в длину!) выбранного профиля необходимо использовать, чтобы при непрерывном рассеивании мощности в 1 ватт получить между поверхностью радиатора и окружающим воздухом разность температур в 1°C. Очевидно, этот параметр применим только к тем радиаторам, профиль которых (форма поперечного сечения) по всей длине одинаков.
Зададимся например количеством ватт, которые необходимо рассеять. Зададимся разностью температур, которую между поверхностью радиатора и воздухом необходимо при этом получить — это есть тепловое сопротивление.
Теперь, зная параметр дюйм*градус/ватт легко вычислим требуемую длину радиатора, просто разделив его на полученное тепловое сопротивление. Так мы убедились, что параметр дюйм*градус/ватт — параметр профиля радиатора, сам по себе никак не связанный с его длиной. Можно просто разделить данный параметр на длину имеющегося радиатора в дюймах и таким образом точно получить величину его теплового сопротивления.
Пример расчета
Допустим, имеется радиатор с параметром «удельное тепловое сопротивление» равным 3,1 дюйм*градус/ватт. Длина радиатора 100 мм — это 100/25,4 = 3,937 Дюймов. Разделим 3,1 на длину в дюймах: 3,1/3,937 = 0,7874 (градус/ватт) — это тепловое сопротивление радиатора Rt. Сколько ватт нужно рассеять?
Допустим, P = 20 ватт. На сколько нагреется выбранный радиатор относительно температуры окружающего воздуха?
dt = Rt*P = 20*0,7874 = 15,74 °C.
То есть если наш радиатор стоит на открытом воздухе и к нему подводится тепловая мощность 20 Вт, а температура воздуха +25°C, то температура радиатора составит 25+15,74 = 40,74 °C.
Андрей Повный
