Wärmewiderstandskette berechnen

Geben Sie die drei Wärmewiderstände in °C/W sowie die stationäre Verlustleistung in Watt ein. Sie erhalten den gesamten Wärmewiderstand und die Temperaturerhöhung jedes Abschnitts. Mit einer zusätzlichen Umgebungstemperatur berechnet das Werkzeug außerdem Kühlkörper-, Gehäuse- und Sperrschichttemperatur für eine schnelle thermische Entwurfsprüfung.

Bilden Sie den vollständigen Wärmeweg zur Umgebung ab

Das Datenblatt nennt gewöhnlich den Wärmewiderstand zwischen Sperrschicht und Gehäuse. Der Wert zwischen Gehäuse und Kühlkörper stammt vom Wärmeleitmaterial oder aus einer Montageprüfung; die Kühlkörperspezifikation liefert den Widerstand zur Umgebung. Diese Werte beschreiben aufeinanderfolgende Abschnitte desselben stationären Wärmestroms und werden deshalb direkt addiert. Tragen Sie alle Widerstände in Grad Celsius pro Watt und die Leistung in Watt ein. Der Rechner gibt die Summe aus und multipliziert jeden Abschnitt mit der Leistung. Dadurch bleiben die Beiträge von Gehäuse, Übergang und Kühlkörper sichtbar. Diese Aufteilung zeigt, wo eine Verbesserung tatsächlich wirkt. Ein bereits niedriger Übergangswiderstand beeinflusst die Sperrschichttemperatur kaum, wenn der Kühlkörper-Umgebung-Weg dominiert. Auch ein sehr guter Kühlkörper kann ein ungeeignetes Gehäuse oder einen mangelhaften Kontakt nicht vollständig ausgleichen. Verwenden Sie Werte für dieselbe Baugruppe und dieselben Betriebsbedingungen. Eine Kühlkörperangabe für natürliche Konvektion zusammen mit Annahmen für erzwungene Belüftung bildet keinen stimmigen Wärmeweg.

Deuten Sie Erwärmung und Knotentemperaturen

Bei stationärem eindimensionalem Wärmestrom ist die Temperaturerhöhung das Produkt aus Verlustleistung und Wärmewiderstand: ΔT = P × Rθ. Die gesamte Erwärmung ergibt sich daher aus der Leistung mal der Summe aller drei Widerstände. Die Einzelwerte zeigen den Temperaturunterschied über jedem Abschnitt. Wenn Sie eine Umgebungstemperatur angeben, rechnet das Werkzeug von außen nach innen: Zur Umgebung kommt zuerst die Kühlkörper-Umgebung-Erwärmung, danach die Gehäuse-Kühlkörper-Erwärmung und schließlich die Sperrschicht-Gehäuse-Erwärmung. Dies ist eine Gleichgewichtsschätzung und keine Aufwärmkurve. Vorausgesetzt werden konstante Leistung, stabile Umgebung und passende Widerstandswerte. Wärmekapazität, transiente Impedanz, parallele Wege über Anschlüsse oder Leiterplatte, temperaturabhängige Leistung sowie veränderte Strahlung oder Luftströmung sind nicht enthalten. Kurzzeitige Lastspitzen können deshalb eine andere Bewertung und Herstellerkurven für transiente Vorgänge erfordern. Behandeln Sie das Ergebnis als Entwurfswert und halten Sie Abstand zur Herstellergrenze, besonders bei unsicheren Toleranzen und Umgebungsbedingungen.

Wählen Sie Eingaben und prüfen Sie die Entwurfsreserve

Verwenden Sie die als Wärme abgegebene Verlustleistung, nicht pauschal die elektrische Eingangsleistung. Bei einem Regler lässt sie sich beispielsweise aus Spannungsabfall und Laststrom zuzüglich relevanter Ruhestromverluste bestimmen. Wählen Sie den Sperrschicht-Gehäuse-Wert für das richtige Gehäuse und die richtige Wärmestromrichtung. Der Gehäuse-Kühlkörper-Widerstand muss Wärmeleitpad, Paste, Isolierung, Anpressdruck, Kontaktfläche und Befestigung des realen Aufbaus berücksichtigen. Der Kühlkörper-Umgebung-Wert hängt stark von Ausrichtung, Gehäuse, Höhe, Luftstrom und benachbarten Flächen ab. Berechnen Sie zunächst den Nennfall und wiederholen Sie die Prüfung mit maximaler Leistung, höchster Umgebungstemperatur und vorsichtigen Widerstandswerten. So erkennen Sie nicht nur den erwarteten Betriebspunkt, sondern auch die Empfindlichkeit gegenüber ungünstigen Bedingungen. Vergleichen Sie die Sperrschichttemperatur mit Datenblattgrenze und Zuverlässigkeitsziel. Eine API-Anfrage kostet $0.002; im Browser können Sie Varianten schnell vergleichen. Null ist für idealisierte Abschnitte zulässig, negative Leistung oder Widerstände werden als physikalisch unpassend abgewiesen.