Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik passender Kühlkörper für Prozessor


von Jens (Gast)


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Moin,

ich bin auf der Suche nach einem passenden Kühlkörper für meinen 
Netzwerkprozessor - BGA 24x24. Wenn ich diesen ohne Kühlpörper bei 
Umgebungstemperatur von 22 Grad laufen lasse, zeigen die internen 
Temperatursensoren 80 Grad an.

Welche Eigenschaften / Kenndaten müsste ein Kühlkörper aufweisen, damit 
ich die Temperatur z.B auf 50 Grad reduzieren kann?

Rth 21,5 - 6 K/W
Pv  2,9 W

Das sind z.B. die Kenndaten eines Kühlkörpers. Aber wie kann ich 
berechnen, welche Temperatur sich einstellen wird, wenn ich diesen 
verwenden würde?

Gruß
Jens

von Harald W. (wilhelms)


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Jens schrieb:

> Rth 21,5 - 6 K/W

Was ist das für eine seltsame Angabe? Am besten gibst Du uns
einen Link aufs Datenblatt.
Gruss
Harald

von Jens (Gast)


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von Gregor B. (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Was ist das für eine seltsame Angabe?

Sieht man in der technischen Zeichnung zum Kühlkörper:

21,5K/W bei freier Konvektion
6K/W bei forcierter Kühlung mit Strömungsgeschwindigkeit von 6m/s.

Jens schrieb:
> Das sind z.B. die Kenndaten eines Kühlkörpers. Aber wie kann ich
>
> berechnen, welche Temperatur sich einstellen wird, wenn ich diesen
>
> verwenden würde?

Wie man das rechnet, steht hier:
http://www.fischerelektronik.de/fileadmin/fischertemplates/download/Katalog/kuehlkoerper-berechnung.pdf

von Jens (Gast)


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Schande auf mein Haupt; hatte ich nicht gesehen bzw. auch nicht damit 
gerechnet, dass die bereits eine gut formulierte Beschreibung zur 
Berechnung haben.

von moi (Gast)


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wenn du uns verräts um welchen Prozessor es sich handelt findet sich 
hier vielleicht jemand, der selbigen bereits erfolgreich kühlt...

von Εrnst B. (ernst)


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Jens schrieb:
> Welche Eigenschaften / Kenndaten müsste ein Kühlkörper aufweisen, damit
> ich die Temperatur z.B auf 50 Grad reduzieren kann?


Hier steht, wie man das berechnet: --> Kühlkörper <--.


Dir fehlt aber noch die Angabe des Wäremwiderstands vom Chip-Inneren (wo 
der Sensor sitzt) zur Gehäuse-Oberfläche. Steht üblicherweise im 
Datenblatt.
Dort findet sich auch die Maximal-Temperatur. Kann gut sein, dass der 
Chip sich bei 80° noch wohlfühlt und garnicht gekühlt werden muss.

von Jens (Gast)


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Εrnst B✶ schrieb:
> Dir fehlt aber noch die Angabe des Wäremwiderstands vom Chip-Inneren (wo
> der Sensor sitzt) zur Gehäuse-Oberfläche. Steht üblicherweise im
> Datenblatt.
> Dort findet sich auch die Maximal-Temperatur. Kann gut sein, dass der
> Chip sich bei 80° noch wohlfühlt und garnicht gekühlt werden muss.

das ist richtig, diese Temperatur muss ich erst beim Hersteller 
anfragen. Laut Datenblatt soll der Chip bis max. 125°C abkönnen (under 
recommended operating conditions); aber die Umgebungstemperatur kann ja 
auch mal mehr als 22 Grad sein.

von Harald W. (wilhelms)


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Gregor B. schrieb:

> Sieht man in der technischen Zeichnung zum Kühlkörper:
>
> 21,5K/W bei freier Konvektion
> 6K/W bei forcierter Kühlung mit Strömungsgeschwindigkeit von 6m/s.

Tja, meine Glaskugel zeigte den Link leider nur stark verrauscht...
Gruss
Harald

von Christian H. (netzwanze) Benutzerseite


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Harald Wilhelms schrieb:
> Tja, meine Glaskugel zeigte den Link leider nur stark verrauscht...
Dann poliere sie mal schön. Bei mir zeigt sogar der Monitor den link 
sauber an.

Jens schrieb:
> Hier der Link:
> 
http://www.fischerelektronik.de/web_fischer/de_DE/K%C3%BChlk%C3%B6rper/B02/K%C3%BChlk%C3%B6rper%20f%C3%BCr%20BGA/PR/ICKBGA23x23x10_/$productCard/parameters/index.xhtml

von Harald W. (wilhelms)


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Christian H. schrieb:
> Harald Wilhelms schrieb:
>> Tja, meine Glaskugel zeigte den Link leider nur stark verrauscht...
> Dann poliere sie mal schön. Bei mir zeigt sogar der Monitor den link
> sauber an.
>
> Jens schrieb:
>> Hier der Link:
>>
> 
http://www.fischerelektronik.de/web_fischer/de_DE/K%C3%BChlk%C3%B6rper/B02/K%C3%BChlk%C3%B6rper%20f%C3%BCr%20BGA/PR/ICKBGA23x23x10_/$productCard/parameters/index.xhtml


9 Minuten nach meinem Beitrag...
Meine Zeitsprungmaschine funktioniert auch nicht richtig...
Gruss
Harald

von Jens G. (jensig)


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>das ist richtig, diese Temperatur muss ich erst beim Hersteller
>anfragen. Laut Datenblatt soll der Chip bis max. 125°C abkönnen (under
>recommended operating conditions); aber die Umgebungstemperatur kann ja
>auch mal mehr als 22 Grad sein.

Dann hast Du aber immer noch über 40K Reserve, könntest also 65°C in 
dessen Umgebung noch offiziell verkraften. Kommt so viel vor?

von Jens (Gast)


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hab jetzt alle Daten vom Hersteller bekommen:

- max. Temp vom Prozessor: 125 Grad
- Power Consumption max: 8.5 W
  Power Consumption typical: 6.4W

- Junction-to-package-case-top: 3.27 °C/W


Wenn ich jetzt den Prozessor bei Umgebungstemperatur (25°C) laufen lasse 
ohne Kühlkörper, dann wird mir eine Temperatur der Sensoren von 68°C 
angezeigt.

Wenn ich einen Alu-Kühlkörper mit 5.2 K/W platziere, erhalte ich eine 
Temperatur angezeigt von 62 °C
Ich verwende diesen Kühlkörper: Fischer ICK S 25x25x18.5


Wenn ich mir das jetzt berechne:

Aussentemp vom IC: Tempmax - (Leistungmax * junctiontocase)
                   125 °C - (8.5W * 3.27 °C/W) = 97.2 °C

Tempdif des Kühlkörpers = 97.2 °C - 25°C (umgebung) = 72.2 °C

-> Kühlkörper muss einen therm Widerstand von mind. 72.2°C / 8.5W = 8. 
C/W aufweisen

Die Berechnungen habe ich von:
http://www.changpuak.ch/electronics/downloads/BerechnungKuehlkoerper.pdf

Ohne Kühlkörper hab ich eine Temp vom Prozessor von 68°C, was ja nicht 
soweit entfernt ist von den berechneten 72°C.

Aber wie errechne ich jetzt die Temp, die der Prozessor haben müsste mit 
meinem eingesetzten Kühlkörper (5.2 K/W)?

von Εrnst B. (ernst)


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Jens schrieb:
> Aber wie errechne ich jetzt die Temp, die der Prozessor haben müsste mit
> meinem eingesetzten Kühlkörper (5.2 K/W)?

Genauso wie hier beschrieben:

Εrnst B✶ schrieb:
> Hier steht, wie man das berechnet: --> Kühlkörper <--.

Tipp: Widerstände, die in Serie geschaltet sind, addieren sich. Gilt 
auch für Wärmewiderstände.

von Jens (Gast)


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deltaT = P * Rth = 8,5W * (3.27 K/W + 5.2 K/W + 4K/W)

- wobei ich hier aus dem Artikel 4K/W für den Luftspalt zwischen 
Kühlkörper und Prozessoroberfläche angenommen habe. Hab bis jetzt keine 
Wärmeleitpaste verwendet.


deltaT = 106K = 125°C - x

-> x = 19°C

Mit dem Ergebnis kann ich aber leider nichts anfagen...

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