Izoliatorių šiluminis laidumas

Šis įrašas yra šiek tiek ne į temą ir nėra susijęs su tuo ką veikiu būtent šiuo metu, bet taip jau nutiko, kad elektronika.lt skelbimuose yra parduodami izoliaciniai žėručiai ir sugalvojau nustatyti ar jie yra tinkami mano gaminamo BLDC variklio valdiklio (elektroninės pavaros) šilumos perdavimui į radiatorių. Supaprastinta šiuolaikinio trifazio valdiklio schema pateikta dešinėje. Šiame valdiklyje planuoju naudoti tranzistorius IRFS3107-7P (iliustracija dešinėje), kurių atviro kanalo varža esant 60 °C temperatūrai ir tekant 160 A srovei yra maždaug 1,25 mΩ. Mopede planuoju montuoti du variklius, taigi jiems reikės ir atskirų valdiklių. Vieno valdiklio srovės limitą galvoju daryti maždaug 200 A. Variklius valdysiu SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation) arba šiek tiek modifikuotu SVPFM (Frequency) algoritmu, taigi vienu metu bus atviras vienas viršutinis ir du apatiniai tranzistoriai (arba atvirkščiai). Vienu tranzistoriumi tekant 200 A srovei, jame šilumos pavidalu išsiskirianti šiluma bus P = 200²x0,00125 = 50 W, o kai vienu metu būna atviri du viršutiniai arba apatiniai tranzistoriai, jų ekvivalentus jungimas yra lygiagretus, taigi dvigubai mažėja bendra varža ir jų išsklaidoma šiluminė galia yra 25 W. Taigi, esant maksimaliai leistinai srovei, suminė vidutinė šiluminė galia yra 75 W, o bendras dirbančių (3 vnt.) tranzistorių plotas gaunasi apie 3 cm².

Gryno žėručio terminis laidumas yra maždaug 0,7, o parduodamų lapelių storis yra 0,05 mm. Temperatūros skirtumas tarp tranzistoriaus ir radiatoriaus bus ΔT = P*h/(k*S) = 75*0,00005/(0,7*0,0003) = 17,9 °C. Teoriškai, jei radiatoriaus temperatūra bus 50 °C, tranzistorių temperatūra neturėtų viršyti 68 °C. Labai geras rezultatas! Įdomi žėručio savybė – jis labai lengvai skeliasi per plokštumą, t.y. jį galima padalinti į dar plonesnius lapus. Na o padalinus į 2 dalis, temperatūros skirtumas jau būtų vos 9 °C.

Kairėje matote kaip atrodo minėtas žėrutis, taip pat palyginimui dešinėje pateikta silikoninio izoliatoriaus iliustracija. Tokie izoliatoriai dabar labai plačiai naudojami elektronikoje, nes juos žymiai paprasčiau apdirbti, nes jie minkšti ir netrupa. Lemonos kataloge rašoma, kad šio izoliatoriaus šiluminė varža yra 0,4 °C/W, bet neparašyta kokiam ploto vienetui. Spėju, kad kalba eina apie 1 cm². Taigi, esant 75 W šilumos galiai, temperatūros skirtumas tarp tranzistorių ir radiatoriaus būtų maždaug: ΔT = P*k/3 = 75*0,4/3 = 10 °C. Ne taip jau ir blogai, tačiau čia matau vieną problemą – kainą. Aišku 1 cm² kaina (50 Lt už 30×30 cm gabalą) gaunasi gana priimtina, bet visą lapą pirkti dėl kelių gabaliukų (man reikia maždaug 10×20 cm) labai neapsimoka. Kadangi abiejų izoliatorių rezultatas gavosi tas pats, panašu, kad teks naudoti žėrutį.

6 Comments

Add a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *