Kühlung für Schrittmotortreiber

[sara (Gast)]

Hallo,
ich habe versucht die Dimensionierung eines Kühlkörpers für einen 
Schrittmotortreiber zu berechnen. Da ich mir relativ unsicher bin, ob 
das so okay ist, wär es nett wenn vielleicht jemand mal kurz drüber 
gucken könnte.

Als maximales Tj = 160°C - 30°C (Sicherheitsreserve) 130°C
              Tu = 50°C
              P  = 3W aus dem Diagramm Seite 26 für 50°C)
              Rjc = 1°C/W Seite 26
              Rja = 39°C/W Seite 26



Zur Berechnung von Tj:

Tj = Tu + P*Rja

   = 50°C + 3W * 39°C/W

   = 167°C  > 130°C (max.Tj)

--> Kühlung notwendig

Widerstand des Kühlkörpers:

Rk = Tj-Tu /P +(Rjc+Rja)

   = (130-50)/3 + (1+39)

   = 67°C/W

mfg

[sara (Gast)]

noch das Datenblatt

http://www.toshiba-components.com/docs/linear/TB6600HG_en_datasheet.pdf

[Udo S. (urschmitt)]

sara schrieb:
> Rk = Tj-Tu /P +(Rjc+Rja)

Schmeiss mal das Rja aus der Rechnung.
Wenn du kühlst gehst du davon aus, daß die gesamte Wärme auf den 
Kühlkörper übergeht und der die abführen muss.
Ausserdem ist die Rechnung dann auch falsch, du müsstest die 
Wärmewiderstände parallelschalten.

Ausserdem musst du Rjc abziehen, nicht dazu addieren, schliesslich darf 
dein Gesamtwiderstand nicht größer sein als (Tj-Tu)/P

[Reinhard Kern (Gast)]

Udo Schmitt schrieb:
> du müsstest die
> Wärmewiderstände parallelschalten.

auch nicht - Rja gilt für freie Luft ums Gehäuse, also ohne Kühlkörper, 
und stimmt so nicht, wenn einer montiert wird. Dann gilt die 
Serienschaltung Junction - Gehäuse - Kühlkörper - Umgebung, der 
Wärmefluss ja ist vernachlässigbar, sonst bräuchte man kaum einen KK. 
Der erste und der letzte Widerstand steht in Datenblättern, der 
Widerstand Gehäuse - KK ist nicht so einfach, den macht man 
zweckmässigerweise mit präziser Montage und Wärmeleitpaste so klein wie 
möglich.

Gruss Reinhard

[oszi40 (Gast)]

>  P  = 3W
Deine 3W würde ich noch nicht als in Stein gemeißelt sehen. Böse 
Anschaltspannungen könnten so manche Schutzdiode zusätzlich erwärmen. 
Eine Rechnung allein sagt noch wenig über den wahren Aufbau, Luftführung 
und Wärmestau im Gehäuse.

[Chloddo (Gast)]

>Als maximales Tj = 160°C - 30°C (Sicherheitsreserve) 130°C


Soll das ein Witz sein ?  Tj = 90 sind auch genug.

[Udo S. (urschmitt)]

Reinhard Kern schrieb:
> auch nicht - Rja gilt für freie Luft ums Gehäuse, also ohne Kühlkörper,
> und stimmt so nicht, wenn einer montiert wird.

Ich wollte es nicht zu kompliziert machen, sondern nur darauf hinweisen, 
daß die Rechnung falsch wäre weil die Wärmewiderstände paralle statt in 
Reihe sind.

Aber wenn du schon so genau bist dann kann ich auch Erbsen zählen:

Reinhard Kern schrieb:
> der
> Wärmefluss ja ist vernachlässigbar, sonst bräuchte man kaum einen KK.

Wenn du einen TO220 mit nur einer kleinen Alufahne hast dann ist die 
Wämeabgabe über das Plastikgehäuse nicht vernachlässigbar.
das gilt nur bei Rk+Rjc << Rja!

:-)

[sara (Gast)]

okay, nächster Versuch.

Nach dem Hinweis das 3W eventuell zu wenig sind. Bin ich mir nicht 
sicher welchen Wert ich wählen soll. Es sollte aber auch nur als grobe 
Orientierung gelten. Ich würde jetzt einfach mal aus dem Bauch heraus 5W 
nehmen.

Tj = 90°C - 30°C = 60°C
P = 5W

Tj = 50°C + 5W * 39°C/W
   = 245°C > 60°C


Rmax = Tj-Tu / P

     = (60-50)/5 = 2°C/W


Rkk = Rmax - Rjc = 2°C/W - 1°C/W

    = 1°C/W

[Reinhard Kern (Gast)]

Hallo,

erwürfelst du dir die Formeln? Chloddo schreibt, Tj = 90 Grad ist ok, 
das kann man auch so stehen lassen, aber dann ist eben Tj maximal 90 
Grad und da gibt es nichts mehr herumzurechnen, das ist Voraussetzung.

Eine weitere Voraussetzung ist die maximale Umgebungstemperatur, 
logischerweise kann das nur weniger sein als Tj, setzen wir das mal auf 
40 Grad. Dann darf der Wärmefluss Junction-Gehäuse-Kühlkörper-Umgebung 
eine Differenztemperatur von 50 Grad erzeugen, bei 5 W ergibt sich also 
ein gesamter Wärmewiderstand von 50 K / 5 W = 10 K/W. Der ist auf Rjc 
und den Wärmewiderstand des KK zu verteilen. Den Übergangswiderstand 
Gehäuse-KK habe ich weggelassen, das ist bei kleinen Leistungen meistens 
zulässig. Da dir für den KK 9 K/W bleiben, kannst du 8 spezifizieren und 
bist damit auf der sicheren Seite.

Tj = 90 Grad ist eine Design-Entscheidung, das legt man so fest in 
Kenntnis der Tatsache, dass eine höhere Temperatur eine geringere 
Lebensdauer ergibt. Und man muss sich auch entscheiden, was man für Ta 
ansetzt - muss das Ding auch in der Sahara funktionieren?

Gruss Reinhard

[m.n. (Gast)]

Reinhard Kern schrieb:
> muss das Ding auch in der Sahara funktionieren?

Oder muß der Motor dauernd schnell drehen?
Dann ist der Strom wahrscheinlich geringer als berechnet (oder gedacht).
Oder wird der Motor nur ab und zu gedreht?
Dann kann man den Ruhestrom auf 1/3 absenken.