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Eine Kühlplattentechnologie auswählen

Für die Auswahl einer Kühlplatte, die optimal zu Ihrer Anwendung passt, müssen Sie die Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit, die Eintrittstemperatur der Flüssigkeit, die Verlustleistung der an die Kühlplatte angeschlossenen Geräte sowie die maximal gewünschte Temperatur der Kühlplattenfläche, Tmax, kennen. Mit diesen Werten können Sie den maximal zulässigen Wärmewiderstand der Kühlplatte berechnen.

Berechnen Sie zuerst die Höchsttemperatur der Flüssigkeit, wenn diese die Kühlplatte verlässt, Tout. Das ist wichtig, denn wenn Tout höher ist als Tmax, dann gibt es für das Problem keine Lösung.

Tout kann mit der Gleichung für thermische Leistung gelöst werden:


 Kühlplatte Gleichung 1

Statt dessen können Sie auch den Graphen für thermische Leistung in unserer technischen Referenz verwenden. Diese Graphen beschreiben die Temperaturänderung, math16DT, welche sich im Verlauf der Flüssigkeitspassage ergibt. Für die Bestimmung von Tout fügen Sie math16DT der Eintrittstemperatur, Tin, hinzu.

Wenn wir davon ausgehen, dass Tout geringer ist als Tmax, dann besteht der nächste Schritt darin, den erforderlichen standardisierten Wärmewiderstand (math179) für die Kühlplatte anhand dieser Gleichung zu berechnen:


 Kühlplatte Gleichung 2

Jede Kühlplattentechnologie, welche einen gegenüber dem berechneten Wert geringeren oder gleichen standardisierten Wärmewiderstand bietet, ist als Lösung geeignet.


Beispiel:

Eine Kühlplatte wird für die Kühlung eines 2" x 4" (5,08 cm x 10,16 cm) IGBT verwendet, das 500 W Wärme erzeugt. Gekühlt wird mit Wasser bei 20 °C und einer Durchflussmenge von 0,5 gal/min (1,89 l/min). Die Fläche der Kühlplatte darf 55 °C nicht überschreiten.

Bekannt ist:
Tin: 20 °C, Tmax: 55 °C, Q: 500 Watt, Fläche: 8 in2 (51,61 cm2)

Wir müssen Tout und  math179 berechnen.
Zuerst berechnen wir Tout. Mithilfe des Graphen für thermische Leistung in unserer technischen Referenz  können wir sehen, dass die Temperaturänderung für 500 W bei einer Durchflussmenge von 0,5 gal/min (1,89 l/min) 4 °C beträgt. Darum ist Tout = 20 °C + 4 °C = 24 °C.

Tout ist geringer als Tmax, so dass wir den zweiten Teil des Problems lösen können. Der erforderliche Wärmewiderstand ist in dieser Gleichung angegeben:

Kühlplatte Equation 3 

 Kühlplatte Graphen

Wir stellen diesen Punkt nun auf dem Graphen mit dem standardisierten Wärmewiderstand dar. Jede Technologie unterhalb dieses Punktes ist für die erforderliche thermische Leistung geeignet. Die CP15, CP20, CP25  und CP30  bieten den erforderlichen Wärmewiderstand. Da aber als Kühlflüssigkeit Wasser eingesetzt wird, sollten Sie nur die Kühlplatten CP15 und CP25 in Betracht ziehen.