trisaster-Forum

Es hat mich schon immer mal interessiert, wie ich mit Kühlkörpern rum rechnen kann, das heißt
- Eigenschaften eines Kühlers mit Werten angeben
- Temperaturerhöhung ausrechnen
- Leistungsabgabe anhand der temperaturerhöhung und Kühlereigenschaften berechnen

(man merkt, ich rechne gern? ;D)

Vielleicht interessiert es ja noch andere, die sich dann ebenfalls auf die Suche nach Formeln begeben. Wäre sicher hilfreich ^^

Recht schnell herausgefunden hab ich, dass ein Kühlkörper einen "Wärmewiderstand" R_th haben, dieser hat die Einheit K/W und gibt die Temperaturerhöhung pro Watt Leistung an. Je kleiner der Wert, desto besser also der Kühler.

Dann hab ich folgende Formel gefunden (http://www.wiki.elektronik-projekt.de/elektronik/heatsink_calculation):
P_V = ΔT / R_th

Wobei
- R_th der Wärmewiderstand ist und dieser die Summe aus
 - dem Wärmewiderstand beim Übergang zwischen Kühlkörper zur Luft (R_thku),
 - Wärmewiderstand zwischen Gehäuse und Kühlkörper (R_thGK, Stichwort Wärmeleitpaste) und
 - Wärmewiderstand zwischen Silizium und Gehäuse (R_thjG) ist.
- P_V ist die Leistung des Verbrauchers.
- ΔT ist die Temperaturdifferenz zwischen Bauteil und Umgebungstemperatur, also T_j - T_u.
 - T_j := Temperatur Bauteil
 - T_u := temperatur Umgebung

Daraus ergibt sich:
P_V = (T_j - T_u) / (R_thku + R_thGK + R_thjG)
oder nach R_thku umgestellt:
R_thku = [(T_j - T_u) / P_V] - (R_thGK + R_thjG)

Damit ließe sich dann schonmal gut rechnen, für passive Kühlkörper müsste damit eigentlich alles klar sein, wenn man denn die einzelnen Daten hat - genau davon geh ich ja aus.

R_thGK und R_thjG dürften im Vergleich zu R_thku auch gering ausfallen. WLP hat wohl einen R_th von weit unter 1K/W, während Kühlkörper gern mal bei 10K/W liegen, wenn sie nicht gerade groß sind.

R_thku selbst ist ja abhängig von der Oberfläche des Kühlkörpers, der Masse, der Dicke der Lamellen und dem Material. Der Abstand zwischen den Lamellen soll ebenfalls eine Rolle spielen, da bei geringem Abstand sich die Luft staut - klingt logisch.
Aber eigentlich hab ich nicht vor R_thku anhand mechanischer Eigenschaften zu bestimmen, sondern durch die Wirkung des Kühlkörpers. Wenn jemand dafür eine Formel findet, wär natürlich auch nicht schlecht, aber ich denke dafür wird es keine geben, dafür sind viel zu viele Faktoren ausschlaggebend und Formeln erfassen da lediglich irgendwelche Spezialfälle, die man nicht haben wird.

Wikipedia hat auch Infos zum Wärmewiderstand (http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmewiderstand), aber wie bei Wikipedia üblich ist da viel Rauch um Nichts, sprich viele Formeln, alles kompliziert, meinetwegen exakt, aber der Informationsgehalt ist trotzdem nicht hoch. Ich versteh nicht alles auf die Schnelle und was ich verstehe ist bereits bekannt und viel einfacher auszudrücken.

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Jetzt würde ich das gern aber noch für aktive Kühler berechnen, und da hab ich (noch) nichts gefunden. Hab zugegeben auch auch noch nicht all zu viel gesucht.

Nach grober Überlegung sollte sich das alles ja noch so verhalten:
T_u ~ 1/R_th
T_u ~ P_V
T_u ~ A_Kühlkörper
T_u ~ 1/Luftstrom (Volumen pro Zeit)

Es soll nicht nur die Menge Luft entscheidend sein, die durch den Kühlkörper strömt, sondern auch der Luftdruck. Dieser wäre allerdings bei handelsüblichen Lüftern sehr gering, klar.

So, jetzt muss ich erstmal aufhören, ist schon spät genug...