Peguei uma caixinha de alumínio para um pequeno projeto DAC alimentado por USB ...
... e ao montá-lo, notei que os painéis laterais da caixa eram muito frios ao toque e feitos de alumínio espesso com um design promissor:
Eu tenho alguns ICs em potencial que podem precisar de refrigeração, dependendo de onde o design / esquema me leva, e fiquei pensando como seria possível determinar se os painéis seriam úteis ou não como dissipadores de calor? Não espero que eles funcionem tão bem quanto um dissipador de calor real, mas para CIs menores (reguladores de tensão e similares) seria útil saber que a opção existe.
Existe uma maneira de calcular matematicamente a resistência térmica de um painel como este , ou é a melhor maneira de executar apenas alguns testes de temperatura?
Respostas:
Usar o invólucro como dissipador de calor é um método comum, porém algumas coisas devem ser entendidas.
Como o Laptop2d menciona, é difícil modelar as características térmicas do gabinete, e uma medição experimental pode ser prudente.
Dissipadores de calor dependem do fluxo de ar para funcionar. Como essas placas são planas, há uma boa chance de alguém instalar a caixa contra algo isolado termicamente ... por exemplo, empurrado contra o drywall. Se isso é para você, e você pode controlar o fluxo de ar, pode ser bom. Caso contrário, pode ser necessário adicionar recursos à placa para evitar a ocorrência e projetá-la para funcionar nas piores circunstâncias, ou as coisas podem falhar ou até pegar fogo.
Quão quente ficará o prato. Embora o dissipador de calor seja suficiente para manter os eletrônicos funcionando, a placa em si pode estar muito quente ao toque, quente o suficiente para causar queimaduras na pele. É importante que qualquer superfície externa seja mantida a temperaturas razoáveis.
A física determina que a placa se expanda sob a temperatura. Isso pode resultar em efeitos colaterais mecânicos infelizes em alguns casos. (perdoe o torcadilho...)
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Obviamente, como sempre estamos falando sobre transferência de calor, não há uma resposta simples, porque a maioria das equações nesse campo é empírica. Para (provavelmente) uma solução mais precisa, consulte, por exemplo, este artigo: http://www.heatsinkcalculator.com/blog/how-to-design-a-flat-plate-heat-sink/
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O problema é que você precisará modelar a caixa inteira e o ar para obter uma figura razoável de quanto calor o chassi pode sangrar.
Você pode modelá-lo como um dissipador térmico infinito (à temperatura ambiente) e depois usar o coeficiente de junção térmica do pacote e a resistência térmica da pasta ou bloco térmico que você vai afundar na caixa.
Ou, se o plano exigir dissipar muito calor, a caixa pode ser modelada como uma resistência térmica. O alumínio é 205,0 W / (m K), mas o problema é que o ar está circundando toda a caixa. Para realmente modelar isso, seria necessário resumir toda a resistência térmica em muitos pontos diferentes, porque o ar tem uma condutividade térmica de 0,024 W / (m K)
Por experiência, provavelmente seria mais fácil conectar um resistor ao lado e medi-lo.
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O chassi pode ser adequado do ponto de vista térmico. Se for necessário isolar os dispositivos eletricamente. Materiais como Beta Alumina, Mica, Silpad etc. são isoladores de eletricidade e condutores de calor. A condutividade térmica finita fornecerá uma penalidade térmica Em comparação com os parafusos de metal direto. Lembre-se de que os semicondutores que desperdiçam energia são acoplados capacitivamente ao gabinete, apesar de serem isolados eletricamente.Se houver ondas quadradas de alta frequência, sua pequena caixinha de alumínio será uma boa antena e poderá ocorrer falha na irradiação da EMC. O dissipador de calor do chassi era mais comum nos circuitos lineares da velha escola.
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