Kühlung einer Platine im Kupferrohr

[tist (Gast)]

Hallo zusammen,

ich möchte gerne eine PCB mit 15mm Breite in einem Kupferrohr mit 18mm 
Durchmesser (innen 16mm) aus optischen Gründen verstecken. Auf der 
Platine befinden sich L6202 Motortreiber, die etwas Abwärme haben. Die 
Motoren sind zwar meistens nur kurz an und die PCB hat große 
Masseflächen, dennoch würde ich gerne das Kupferrohr zur Kühlung 
verwenden.

Habt ihr eine Idee, wie ich das am besten anstellen kann? Soll ich an 
der Seite der PCB den Lötstopplack weglassen, Löcher in das Kuperrohr 
bohren und es dann an der Massefläche anlöten? Denkt ihr das könnte 
funktionieren? Oder habt ihr bessere Ideen?

Ich bin über jeden Tipp dankbar!

Grüße
tist

[Horst V. (hoschti)]

Du könntest den Treiber mit einem Federblechstreifen an die 
Rohrinnenseite thermisch ankoppeln.

[Helge (Gast)]

Plan B: Messingbolzen mit Innengewinde mittig unterlöten, ins Rohr 
schrauben.

[MaWin (Gast)]

tist schrieb:
> Auf der Platine befinden sich L6202 Motortreiber,

So so, da gibt es doch 4 Bauformen.

Einzig relevant wohl PowerSO. Löte auf die Unterseite der Platine einen 
halben Zylinder aus 16mm Kupfer, und schiebe den mit Wärmeleitpaste ins 
Rohr. Von der Gegenseite könnte ein Federblech drücken.

[Matterhorn (Gast)]

Es gibt "Gapfiller", das sind solche Gelpads, die gut wärmeleiten.
Kann man bei digikey kaufen. Die gibt es auch in größeren Stärken.

Die Wärmeleitfähigkeit ist nicht schlecht, aber auch nicht super. Aber 
für mittlere Leistungen kann das reichen.

Wenn man die unter die Platine reinbekommt (oder drüber), könnte das 
reichen.

Sowas:
https://www.all-electronics.de/elektronik-entwicklung/gap-filler-fuer-das-waermemanagement.html

Bekommt man fallweise bei mouser und digikey auch.

[Otto (Gast)]

http://www.asa-trafo-bau.de/contdeu/physfakt/k/kuehlart.htm

[Gerald B. (gerald_b)]

Ich würde auch das Prinzip der Heatpipe vorschlagen. So ziemlich alles 
leitet Wärme besser, als Luft. Das Kupfer leitet ja dann die Wärme 
problemlos weiter.

[Jakob L. (jakob)]

Der erste Schritt sollte eine Abschätzung der entstehenden Abwärme sein. 
Verlustleistung in einem Mosfet ist

$$I^2 * R_{DS(ON)}$$

, der Motorstrom muss durch zwei Mosfets fliessen bei einer H-Brücke, 
also noch mal verdoppeln. Und dann noch multiplizieren mit der Zahl der 
Motoren, dann hat man die maximale Verlustleistung.

Noch ein Kriterium ist die benötigte Zuverlässigkeit, man könnte auch 
pragmatisch vorgehen und erst mal ausprobieren ob es ohne zusätzliche 
Kühlung funktioniert. Der L6202 hat ein "THERMAL SHUTDOWN", im 
schlimmsten Fall geht einfach der Motor aus aber es geht nichts kaputt. 
Kann dann natürlich passieren dass es monatelang einwandfrei 
funktioniert und irgendwann bei einer Hitzewelle im Sommer versagt.


Hier noch ein paar praktische Vorschläge wie man die Wärmeleitung 
verbessern kann:

1. Zusätzliche Pads (mit durchkontaktierter Bohrung) nahe am Rand der 
Platine durch die man ein Stück Kupferdraht (eventuell versilbert) 
anlöten kann, dann den Draht so zurechtbiegen dass er das Rohr berührt.

2. Kleben/Vergiessen. Normaler Kleber hat nur eine geringe 
Wärmeleitfähigkeit (z.B. 0.2 W/(m*K) bei Epoxy) aber je nach 
Verlustleistung (siehe oben) könnte es reichen. Gibt auch speziellen 
Wärmeleitkleber mit besseren Werten. Aber Achtung, nicht jeder Kleber 
eignet sich zum Vergiessen/für hohe Schichtdicken. Grobe Abschätzung 
(gerechnet mit Platten, nicht korrekt 3-Dimensional, vermutlich 
brauchbar zur Abschätzung der Größenordnung): Platinenfläche 30*15mm, 
Schichtdicke 6mm, Epoxy mit 0.2 W/(m*K), zwei Seiten, 40K zulässige 
Temperaturdifferenz:

$$2 * 0.2 \frac{W}{m*K} * 15e^{-3}m * 30e^{-3}m / 6e^{-3}m * 40K = 1.2W$$

3. Mehrere Lagen an 2-4mm Wärmeleitpad übereinander auf beiden Seiten 
der Platine so dass man es gerade noch in das Rohr schieben kann. Auch 
eine relativ billige Variante (z.B. EC360 Blue) ist um eine 
Größenordnung besser als normales Epoxy.