Calcolare la resistenza termica di una piastra di raffreddamento a liquido
To select the best cold plate for your application, you need to know the cooling fluid flow rate, fluid inlet temperature, heat load of the devices attached to the cold plate, and the maximum desired cold plate surface temperature, Tmax. From these you can determine the maximum allowable thermal resistance of the cold plate.
Per prima cosa, calcolare la temperatura massima del fluido in uscita dalla piastra di raffreddamento, Tout. È un passaggio importante poiché se Tout è superiore a Tmax, il problema non ha soluzione.
In alternativa, è possibile utilizzare i grafici di capacità termica disponibili nella nostra Guida di riferimento termica della biblioteca tecnica. Questi grafici descrivono la variazione di temperatura, ΔT, che avviene lungo il percorso del fluido. Per calcolare Tout, aggiungere ΔT alla temperatura di ingresso, Tin.
Supponendo che Tout sia inferiore a Tmax, il passaggio successivo è calcolare la resistenza termica normalizzata (θ) richiesta per la piastra di raffreddamento utilizzando questa equazione:
Qualsiasi tecnologia di piastra di raffreddamento che fornisca una resistenza termica normalizzata inferiore o uguale al valore calcolato rappresenterà una soluzione adatta.
Esempi di selezione di una piastra di raffreddamento a liquido
Una piastra di raffreddamento viene utilizzata per raffreddare un IGBT 2˝ x 4˝ che genera 500 W di calore. Viene raffreddato con acqua a 20°C a una portata di flusso di 0,5 gpm. The surface of the cold plate must not exceed 55°C. We know: Tin: 20°C, Tmax: 55°C, Q: 500 Watts, Area: 8 in2 We need to calculate Tout and θ. First calculate Tout. Using the heat capacity graphs in our technical reference, we can see that the temperature change for 500W at a 0,5 gpm flow rate is 4°C. Therefore Tout = 20°C + 4°C = 24°C. Tout is less than Tmax so we can proceed to the second part of the problem. The required thermal resistance is given by this equation: We then plot this point on the normalized thermal resistance graph. Qualsiasi tecnologia al di sotto di questo punto soddisferà i requisiti termici. CP15, CP20, e CP30 forniscono la resistenza termica necessaria. Ma dal momento che il fluido di raffreddamento è l'acqua, deve essere considerata solo la piastra di raffreddamento CP15.
Confronto tra le prestazioni delle piastre di raffreddamento
Presentiamo i dati sulle prestazioni delle piastre di raffreddamento utilizzando la resistenza termica locale - temperatura superficiale rispetto a temperatura del liquido locale. Questa metodologia consente un'analisi termica più precisa per i carichi di calore elevati. Leggi i dettagli completi dei calcoli di resistenza termica e scopri come selezionare un tecnologia di piastra di raffreddamento.
Curve di prestazione normalizzate
La resistenza termica viene normalmente espressa in °C per Watt. La resistenza termica descrive la differenza di temperatura tra la superficie di una piastra di raffreddamento e il fluido che scorre attraverso di essa, a un dato carico termico. Queste curve di prestazione mostrano la resistenza termica normalizzata per le nostre piastre di raffreddamento standard (cioè resistenza termica per pollice quadrato). Queste curve sono un valido strumento per il confronto tra tecnologie di piastre di raffreddamento poiché sono indipendenti dalle geometrie delle singole parti. Più bassa è la resistenza termica, migliori saranno le prestazioni della piastra di raffreddamento.Note
La resistenza termica è inversamente proporzionale all'area. Per calcolare la resistenza termica di una piastra di raffreddamento da 25 pollici quadrati, bisogna dividere le prestazioni normalizzate per 25.
La nostra piastra di raffreddamento standard CP30 è progettata per la creazione di prototipi ed è dotata di una piastra con superficie spessa per la lavorazione. Abbiamo indicato due tracce: prima della lavorazione (0,5"/13 mm) e dopo la lavorazione (0,05"/1,3 mm). Le prestazioni di una piastra di raffreddamento brasata sottovuoto personalizzata sono di norma significativamente migliori dello stesso componente in versione standard.
A scopo di confronto, i dati sulle prestazioni di tutte le piastre di raffreddamento sono stati ottenuti utilizzando l'acqua come refrigerante. Per le piastre di raffreddamento in alluminio (CP20 e CP30) si raccomanda l'utilizzo di acqua trattata.
