CHLAZENI

Návrh chladicí desky podle konstrukčního katalogu Tesla

Pro tepelný odpor přibližně čtvercové desky, ochlazované z obou stran,  se uvádí vzorec

[ K{W; W/K cm, mm, cm2 ]

kde:

Rth 

tepelný odpor chladicí desky

λ

tepelná vodivost materiálu

d

tloušťka desky [ mm ]

C

korekční faktor

tepelná vodivost 

λ

[ W/K cm ]

korekční faktor

C

měď

3,8

poloha vodorovná, povrch čistý

1

hliník

2,1

poloha svislá, povrch čistý

0,85

mosaz

1,1

poloha vodorovná, povrch černěn

0,5

ocel

0,46

poloha svislá, povrch černěn

0,43

První zlomek ve vzorci závisí jen na materiálu desky a jeho tloušťce, představuje tepelný odpor nekonečně velké
desky. Okraje takové desky by měly teplotu okolí, teplota bude zvýšena jen v okruhu kolem zdroje. Je tedy
zřejmé, že pro chlazení má význam jen tato část desky.
Pozor: bude záviset také na ploše styku součásti s deskou.
Když tuto konstantní složku označíme Rthk a zavedeme koeficient pro plochu Ks, můžeme vzorec zjednodušit na
tvar:

Průběh má tvar hyperboly, posunuté o Rthk. Podobné průběhy jsou uváděny v katalogu fischer elektronik pro
tepelný odpor daného profilu v závislosti na délce. Základní hodnoty v katalozích jsou však uváděny pro svislý
chladič s černěným povrchem. Pro černěný svislý chladič by měl být koeficient Ks = 650 . C = 650 . 0,43 = 280
K/W cm2

Ze vzorce je zřejmé, že je zbytečné zvyšovat plochu chladiče, pokud nesnížíme také konstantní složku Rthk,
která závisí na tloušťce desky. Tento vzorec je odvozen pro přibližně čtvercovou desku, se zdrojem tepla
uprostřed. Teplo se tedy z něj šíří do desky do všech stran. Když bude zdroj tepla umístěn na okraji, zvětší se
tato složka téměř dvakrát, protože se teplo nyní šíří jen v jednom půlkruhu. Při umístění zdroje na okraji je proto
vhodné zvýšit tloušťku desky asi o 40%. Připevnění chlazené součástky do rohu není příliš vhodné.

Katalog fischer elektronik udává jako základní případ chladič černě eloxovaný, v poloze svislé. Pro neupravený
povrch v přirozené barvě se má tato hodnot zvýšit o 10 až 15%, pro vodorovnou polohu zvýšit o 15 až 20%. To
odpovídá koeficientu zvětšení 1,26 až 1,38. Podle katalogu Tesla by se tento vliv měl projevit koeficientem až
2,3. Záleží zřejmě na definici „čistého“ povrchu a také na pracovní teplotě chladiče.
Firma fischer doporučuje při kontrole teploty přechodu ponechávat pro bezpečnost teplotu asi o 20