¿Determinar si el chasis es un disipador térmico adecuado?

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Recogí una pequeña y dulce caja de aluminio para un pequeño proyecto DAC alimentado por USB ...

... y al armarlo noté que los paneles laterales de la caja eran muy fríos al tacto y estaban hechos de aluminio grueso con un diseño prometedor:

Tengo un par de circuitos integrados potenciales que podrían necesitar enfriamiento, dependiendo de dónde me lleve el diseño / esquema, y me preguntaba cómo podría determinarse si los paneles serían útiles o no como disipadores de calor. No espero que funcionen tan bien como un disipador térmico real, pero para circuitos integrados más pequeños (reguladores de voltaje y similares) sería útil saber que la opción está ahí.

¿Hay alguna manera de calcular matemáticamente la resistencia térmica de un panel como este , o es la mejor manera de ejecutar algunas pruebas de temperatura?

heatsink thermal cooling

— abza
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Al buscar en Google "resistencia térmica de aluminio", el primer golpe fue la siguiente calculadora: mustcalculate.com/electronics/thermalresistance.php

— Dampmaskin

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Wow, eso es realmente una "pequeña caja de aluminio dulce"

— pipa

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Esos lados negros parecen estar anodizados, teñidos de negro. Si es pintura negra, el disipador térmico no será efectivo. Otro punto: la conducción de calor de lado a lado será bastante buena: ¿cómo te sentirías con un panel frontal caliente?

— glen_geek

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@ laptop2d - Sweet Little Aluminum Boxes International ™! No, lo obtuve de este sitio web: modushop.biz . Son una empresa italiana que fabrica gabinetes principalmente para la industria del audio de bricolaje.

— abza

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Suponiendo que puede llevar el calor del paquete a la caja bien, es probable que el disipador de calor a la caja sea mejor que el disipador de calor al aire dentro de la caja (a través de un disipador de calor con aletas). A pesar de los agujeros.

— Jack B

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Usar la carcasa como disipador de calor es un método común, sin embargo, se deben entender algunas cosas.

Como Laptop2d menciona, es difícil modelar las características térmicas del caso, y una medición experimental puede ser prudente.
Los disipadores de calor dependen del flujo de aire para funcionar. Debido a que esas placas son planas, existe una buena posibilidad de que alguien instale la caja a tope contra algo aislado térmicamente ... por ejemplo, empujado contra el panel de yeso. Si esto es para algo propio, y puede controlar el flujo de aire, puede estar bien. De lo contrario, es posible que deba agregar características a la placa para evitar que ocurra y diseñarla para que funcione en las peores circunstancias, o las cosas pueden fallar o incluso incendiarse.
Qué tan caliente se pondrá el plato. Aunque el disipador de calor puede ser suficiente para mantener sus dispositivos electrónicos funcionando, la placa en sí puede estar muy caliente al tacto, incluso lo suficiente como para causar quemaduras en la piel. Es importante que cualquier superficie exterior se mantenga a temperaturas razonables.
La física dicta que la placa se expandirá bajo temperatura. Esto puede provocar efectos secundarios mecánicos desafortunados en algunos casos. (perdón por el juego de palabras ...)

— Trevor_G
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Dos juegos de palabras incluso. En algunos casos puede haber efectos secundarios al lado de sus casos.

— user253751

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El disipador de calor al lado de la caja con conectores es una forma común de obtener flujo de aire. Pero, por supuesto, esto significa que es más probable que se toque allí, tal vez bajando el límite superior de temperatura de ay a un poco de calor (los límites superiores se dan en algunos estándares). Por ejemplo, a menudo se necesitan reguladores cerca del conector de alimentación y se atornillan a la parte posterior donde entra la alimentación.

— Chris H

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Sus paneles laterales son ejemplos clásicos de la forma más simple de radiador: la placa plana. La ecuación simple para calcular su resistencia térmica (en W / K) es: donde:

R_{t h} = \frac{3.3}{\sqrt{λ \cdot d}} C + \frac{650}{S} C

$R_{th} = \frac{3.3}{\sqrt{\lambda \cdot d}}C+\frac{650}{S}C$

$d$ - espesor de la placa en mm,

$\lambda$ - conductividad térmica (237 W / mK para aluminio),

$S$ - área de la placa, en cm - en su caso Debe suponer que solo un lado de la placa disipa el calor, $^2$

$C$ - coeficiente que depende de la superficie de la placa y el posicionamiento: 1.0 para placa cruda horizontal, 0.85 para crudo vertical, 0.50 para ennegrecido horizontal, 0.43 para ennegrecido vertical.

Por supuesto, como siempre que estamos hablando de transferencia de calor, no hay una respuesta simple, porque la mayoría de las ecuaciones en este campo son empíricas. Para una solución (probablemente) más precisa, busque, por ejemplo, en este artículo: http://www.heatsinkcalculator.com/blog/how-to-design-a-flat-plate-heat-sink/

— Jakub Rakus
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Una placa delgada es un mal difusor de calor, por lo que tomar S como el área de todo el lado probablemente sea optimista para uno o dos componentes (estoy imaginando los TO-220 porque son fáciles de colocar en los estuches). El enlace al final entra en más detalles sobre esto.

— Chris H

Supongo que la razón por la que preguntaba es precisamente porque los paneles no son planos, tienen surcos que imaginé podrían ayudar a irradiar calor. ¿Es esto generalmente solo una cuestión de calcular la superficie real dada las ranuras y luego extrapolarla para que sea la placa "plana" de tamaño equivalente?

— abza

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El problema es que deberá modelar toda la caja y el aire para obtener una cifra razonable de cuánto calor puede purgar el chasis.

Simplemente puede modelarlo como un sumidero térmico infinito (a temperatura ambiente) y luego usar el coeficiente de unión térmica del paquete y la resistencia térmica de la pasta o almohadilla térmica que va a hundir en la caja.

O si el plan requiere disipar mucho calor, la caja podría modelarse como una resistencia térmica. El aluminio es 205.0 W / (m K), pero el problema es que el aire rodea toda la caja, por lo que para modelar esto realmente necesitaría resumir toda la resistencia térmica en muchos puntos diferentes porque el aire tiene una conductividad térmica de 0.024 W / (m K)

Por experiencia, probablemente sería más fácil conectar una resistencia a un lado y medirla.

— Pico de voltaje
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La temperatura ambiente probablemente no sea una buena suposición para múltiples vatios de potencia. Estoy pensando en carcasas de discos duros externos, o en discos duros de 3.5 "al aire libre (probablemente de 5 a 10 W). Sus exteriores tienden a superar la temperatura ambiente unos 10 o 20 grados cuando se colocan en el piso sin ventiladores o ventanas abiertas que crean flujo de aire (adivinan en el parque de pelota de la memoria lo caliente que se sintieron; pero eso es consistente con lo que dijeron sus sensores de temperatura internos). no despreciable.: P

— Peter Cordes

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El chasis puede ser adecuado desde un punto de vista térmico. Si es así, es posible que necesite aislar los dispositivos eléctricamente. Materiales como Beta Alumina, Mica, Silpad, etc.son aislantes de electricidad y conductores de calor. La conductividad térmica finita le dará una penalización térmica. en comparación con el empernado directo de metal. Recuerde que los semiconductores de desperdicio de energía están acoplados capacitivamente a la carcasa a pesar de estar aislados eléctricamente. El disipador de calor del chasis era más común con los circuitos lineales de la vieja escuela.

— Autista
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