Есть-ли смысл в медной шине под силовыми транзисторами перед алюминиевым радиатором?

[Zloi_Santa]

Собрал упрощённый усилитель ВП, положительных впечатлений масса. .
Вот хочу посадить его на грамотный радиатор, нашёл радиатор от тиристорных "таблеток" без отверстий и прочего общей площадью в 1000СМ^2. Понимаю, что не совсем "айс" (типа не катанный, а литой) но других не предвидится.

Толщина основания радиатора 12мм. Нашёл ещё медную пластину (шину)150х50х7мм, так вот стоит её прикручивать к радиатору а потом к шине транзисторы??? или не извращаться? Насколько заметны тепловые искажения, вызванные импульсным режимом работы? Насколько я понимаю основной спектр -это ВЧ и СЧ (звукового диапазона)???

[Droog_Andrey]

Андрей, привет! Всё наоборот. Люминиевая ложка стынет сразу. А медный пятак к синяку прикладывают.

В справочнике теплоёмкость алюминия 902.5 Дж/(кг*К), меди 384.4 Дж/(кг*К) при 25°C; теплопроводность алюминия 237 Вт/(м*К), меди 401 Вт/(м*К) при 25°C.

[anli]

Андрей,

Ещё найди плотность (у меня учебников никаких нет ) и сравни теплоёмкость двух кубических сантиметров. Пластина медная - она ж весит ого-го

[Droog_Andrey]

В момент включения важна именно теплопроводность - чтобы максимально быстро уравнять появившуюся разность температур. От теплопроводности зависит градиент температуры.

Теплоёмкость важна в процессе длительной работы, она должна быть большой, чтобы средняя равновесная (рабочая) температура кристалла была невысокой, а радиатор не перегревался и успевал отдавать тепло в окружающее пространство.

Таким образом:
теплоёмкость - это буфер между границей кристалл-радиатор и радиатор-окр. среда, определяет среднюю во времени рабочую темпертуру кристалла;
теплопроводность - это проводник в теле радиатора, определяет величину флуктуаций рабочей темпетатуры кристалла при перепадах подаваемой мощности.

Если я правильно понимаю, тепловые искажения связаны именно с флуктуациями температуры, поэтому для их уменьшения важна в первую очередь теплопроводность. Медь здесь в числе лидеров, поэтому использование медных прокладок вполне оправданно.

Андрей,

Ещё найди плотность (у меня учебников никаких нет ) и сравни теплоёмкость двух кубических сантиметров. Пластина медная - она ж весит ого-го

Насчёт плотности я обратил внимание - если брать на единицу объёма, то медь тут слегка выигрывает, ты прав

Правда, она намного дороже, поэтому в качестве "теплоёмкого" материала применяется-таки алюминий, а вот в качестве "теплопроводящего" - медные подложки.

[medved323]

тока не надо говорить что это раздел для начинающих...

Андрюхи- хватит перемерять у кого...
парень спрсил... -есть ли смысл... а вы тут на кандидатскую напендюрили

[anli]

В момент включения важна именно теплопроводность - чтобы максимально быстро уравнять появившуюся разность температур. От теплопроводности зависит градиент температуры.

Тут важно и то, и другое (вероятно, что-то, пропорциональное произведению теплопроводности на теплоёмкость, и умноженное на плотность - чтобы учитывать "объёмную теплоёмкость"). Раз прикладывают к синяку пятак, значит, медь тут лучше.

Теплоёмкость важна в процессе длительной работы, она должна быть большой, чтобы средняя равновесная (рабочая) температура кристалла была невысокой, а радиатор не перегревался и успевал отдавать тепло в окружающее пространство.

Всё верно, только для теплопроводности - чтобы весь радиатор отдавал тепло в воздух. Представь материал с бесконечной теплопроводностью и нулевой теплоёмкостью - он мгновенно нагреется весь.

Если я правильно понимаю, тепловые искажения связаны именно с флуктуациями температуры

Тепловые искажения имеют несколько констант, и связанная с корпусом - лишь одна из них, самая большая, и лежит в диапазоне десятков секунд. На сколько важно сделать из 10 секунд,скажем, 30 - непонятно. Все остальные константы впихнуты внутрь транзистора, и именно с ними можно бороться минимизацией девиации рассеиваемой мощности.

Добавлено через 42 секунды

Offтопик:

Андрюхи- хватит перемерять у кого...
парень спрсил... -есть ли смысл... а вы тут на кандидатскую напендюрили

Каждый прочитает, сколько хочет

[medved323]

Каждый прочитает, сколько хочет

Offтопик:
да всё здорово,прочитать необходимо всё и всем... но не на наочь же

[Zloi_Santa]

Droog_Andrey, ...дело в том, что кристалл уже сидит на медном основании в корпусе транзистора... Тут наиболее важным является теплоёмкость этого основания, т.е. насколько быстро тепло снимается с кристалла.. А площади контакта кристалл-подложка и подложка-радиатор отличаются в разы в пользу последнего, т.е. Если уж и пытаться минимизировать тепловые искажения, то нужно выбирать транзистор с большей "массой" медной подложки (ведь не зря оговаривается мощность рассеиваемая корпусом...) и большим контактом к радиатору....
anli, я читаю, читаю...

[Yury Novikov]

Да, спаяйте транзистор и медную шину. Получите транзистор с огромной площадью контакта.

Вот если спаять подложку транзистора с медной шиной, а медную шину крепить на радиатор через слюдяную прокладку, тогда имеет смысл, поскольку фактически увеличится площать теплового контакта транзистора с радиатором, а если просто транзистор - медная шина - слюда - радиатор, то нет в этом никакого практического смысла. На ноль целых фиг десятых градуса понизится температура транзистора.

Добавлено через 2 минуты

Если уж и пытаться минимизировать тепловые искажения, то нужно выбирать транзистор с большей "массой" медной подложки

Вот и я об этом же. Еще правильнее разобрать транзистор, отковырять кристал и пересадить его на большую медную шину

[Droog_Andrey]

Ещё пара мыслей по поводу теплоёмкости и теплопроводности.

Теплоёмкость (которая удельная объёмная, в Дж/(м3*К) измеряется) - это отношение плотности тепловой энергии (Дж/м3) к температуре (К). Чем выше теплоёмкость, тем меньше температура радиатора при том же количестве поглощённой энергии (поглощённая энергия - долговременный параметр).

Теплопроводность (правильнее - коэффициент теплопроводности, в Вт/(м*К) измеряется) - это отношение плотности теплового потока (Вт/м2) к температурному градиенту (К/м). Чем выше теплопроводность при заданном отношении отводимой мощности (мгновенная мощность - кратковременный параметр) к площади контакта, тем ниже градиент температуры.

Т.е. медная шина с хорошей теплопроводностью - проводник тепла от маленького кристалла к большому радиатору, радиатор с большой теплоёмкостью и площадью контакта - теплосборник-теплорассеиватель.

Температуропроводность - это отношение теплопроводности к теплоёмкости, оно же - отношение плотности теплового потока к градиенту плотности тепловой энергии. Т.е. чем больше температуропроводность, тем большую плотность теплового потока (т.е. меньшую площадь контакта и(ли) большую отводимую мощность) мы можем позволить при том же градиенте плотности тепловой энергии. Температуропроводность алюминия составляет 98 мм2/с, а меди - 116 мм2/с.

Судя по всему, в непосредственной близости от кристалла важна именно температуропроводность, дабы снизить флуктуации его температуры. И здесь используется медная шина. Для радиатора важнее теплоёмкость, т.к. площадь его контакта с шиной можно сделать достаточно большой.

[anli]

Андрей,

Нет, не температуропроводность. В момент включения важнО произведение теплоёмкости (объёмной) на теплопроводность. Это очевидно, если представить по очереди материал с бесконечной теплопроводностью и бесконечной теплоёмкостью. И то и другое - "хорошо"

[Droog_Andrey]

В момент включения важнО произведение теплоёмкости (объёмной) на теплопроводность. Это очевидно, если представить по очереди материал с бесконечной теплопроводностью и бесконечной теплоёмкостью. И то и другое - "хорошо"

Но у этого произведения нет физического смысла.

Важны два параметра: температуропроводность (важнее для шины) и теплоёмкость (важнее для радиатора). Вот их произведение - теплопроводность - физический смысл имеет.

А материалы с большой теплопроводностью и теплоёмкостью одновременно недоступны

Теплоёмкость шины нас мало интересует, т.к. это статический параметр. Нам пофиг, нагреется шина при включении на 10 кельвин или на 20. Это слабо влияет на то, насколько быстро она охладит кристалл. А снижением общего температурного фона пущай радиатор занимается. Контакт с шиной у него большой, теплоёмкость большая, поверхность большая.

Температуропроводность же характеризует скорость выравнивания температур. Радиатор у нас по определению холодный, кристалл же горячий - значит, чем выше температуропроводность шины, тем быстрее будет охлаждаться кристалл.

[anli]

Но у этого произведения нет физического смысла.

Что такое "физический смысл"?

Теплоёмкость шины нас мало интересует

Представь материал с бесконечной теплоёмкостью и ненулевой теплопроводностью. Это значит, что в месте контакта температура шины всегда будет постоянна. Это значит, что при прочих равных градиент между транзистором и шиной будет выше, то есть, отдача тепла будет выше.

[Droog_Andrey]

Что такое "физический смысл"?

Грубо говоря - это связь математического представления физической величины с её проявлением в реальности. Вот, например, математическое отношение массы к объёму физически характеризует плотность вещества. А произведение теплоёмкости на теплопроводность что характеризует? У неё единица измерения получается кг2/(с5*К2) - в знаменателе секунды в 5-й степени и кельвины в квадрате(!).

Представь материал с бесконечной теплоёмкостью и ненулевой теплопроводностью. Это значит, что в месте контакта температура шины всегда будет постоянна. Это значит, что при прочих равных градиент между транзистором и шиной будет выше, то есть, отдача тепла будет выше.

Это при постоянной температуре кристалла. А если он резко нагреется?

Бесконечно большая теплоёмкость означает бесконечно малый градиент температуры. Плотность теплового потока (Вт/м2) равна произведению этого градиента на теплопроводность, которая у нас невелика - а это значит, что теплопередача будет маленькой.

А это значит, что, когда потечёт ток, кристалл нагреется. Градиент между ним и шиной будет, действительно, велик. Но кристалл не будет охлаждаться этой холодной шиной - слишком мало передаётся ватт на площадь контакта.

Да, вот такой вот парадокс: слишком теплоёмким материалам нужна хорошая теплопроводность, чтобы эти килоджоули тепла успевать перекачать.

Так что температуропроводность таки-рулит

[anli]

Грубо говоря - это связь математического представления физической величины с её проявлением в реальности.

Мало ли эффектов, которые пропорциональны произведению каких-либо реальных сущностей?

Бесконечно большая теплоёмкость означает бесконечно малый градиент температуры.

Внутри шины, а не между шиной и транзистором. А для транзистора это означает, что температура зоны контактна будет равна температуре шины, которая постоянна.

У меня создаётся такое впечатления, что мы о разном говорим Всё началось с моего утверждения, что высокая теплоёмкость меди шины может быть для транзистора полезна в момент включения. Андрей, мы об этом?

[Droog_Andrey]

По ходу, температуропроводность шины пропорциональна частоте. Коэффициент пропорциональности, имеющий размерность квадратного метра, судя по всему, характеризует геометрию шины. Вот вам и связь с частотными константами тепловых искажений.

Уверен, что характеристическая частота, с которой начинаются тепловые модуляции, напрямую связана с температуропроводностью шины. Если при постоянной температуропроводности будет расти теплоёмкость, то искажения просто уменьшатся, но характеристическая частота останется прежней. По ходу, частоту эту надо увеличивать, т.к. основные всплески мощности в музыке (барабаны, басуха и т.п.) как раз-таки низкочастотные (до 200 Гц).

Добавлено через 8 минут

Мало ли эффектов, которые пропорциональны произведению каких-либо реальных сущностей?

Назови хотя бы один, который у нас измерялся бы в кг2/(с5*К2)

Внутри шины, а не между шиной и транзистором. А для транзистора это означает, что температура зоны контактна будет равна температуре шины, которая постоянна.

Как только мы включим транзистор, он нагреется. В зоне контакта появится бесконечно большой градиент. Шина не будет охлаждать транзистор.

Всё началось с моего утверждения, что высокая теплоёмкость меди шины может быть для транзистора полезна в момент включения. Андрей, мы об этом?

Об этом

Я утверждаю, что для шины высокая теплоёмкость не нужна, т.к. она тормозит теплопередачу. Для шины важна теплопроводность, т.е. много ватт на площадь контакта с кристаллом и при этом мало кельвин по пути от кристалла к радиатору, дабы температура шины рядом с кристаллом была ненамного выше температуры радиатора.

Для радиатора же - согласен, теплоёмкость ух как важна, чтобы он оставался холодным, наглотавшись много ватт от шины.

[anli]

Как только мы включим транзистор, он нагреется. В зоне контакта появится бесконечно большой градиент.

Да.

Шина не будет охлаждать транзистор.

Если теплопроводность не нулевая, и градиент не нулевой (и большой), почему не будет??

Я утверждаю, что для шины высокая теплоёмкость не нужна, т.к. она тормозит теплопередачу. Для шины важна теплопроводность, т.е. много ватт на площадь контакта с кристаллом и при этом мало кельвин по пути от кристалла к радиатору, дабы температура шины рядом с кристаллом была ненамного выше температуры радиатора.

Для радиатора же - согласен, теплоёмкость ух как важна, чтобы он оставался холодным, наглотавшись много ватт от шины.

Андрей, ну ведь всё наоборот! При включении нужна теплоёмкость, в штатном режиме - теплопроводность. Представь штатный режим. Какая бы ни была теплоёмкость, радиатор уже полностью "напился". А вот температура всех частей радиатора будет тем выше (а теплоотдача в воздух эффективней), чем выше теплопроводность.

Впрочем, это уже по второму кругу, похоже Так что предлагаю затормозить дискуссию

[Prophetmaster]

Zloi_Santa Нашёл ещё медную пластину (шину)150х50х7мм, так вот стоит её прикручивать к радиатору а потом к шине транзисторы??? или не извращаться?

Ну вы развернули дискуссию))
Одно непонятно - причем тут теплоемкость радиатора? Главное для радиатора охлаждения это теплопроводность и эффективная отдача тепла в атмосферу. Первое - обеспечивает в лучшей степени медь, а второе зависит от конфигурации ребер или иголок радиатора, а также правильное его размещение в корпусе. Если бы медь не была такой дорогой, то из аллюминия вообще бы радиаторов не делали бы А от теплоемкости радиатора зависит только то, за какое время он нагреется до определенной темпиратуры. Медная пластина, по моему мнению, даст положительный эффект, но если вы сделали усилитель в классе А, то лучше разориться на медный радиатор или существенно увеличить его площадь.

[killhumax]

[QUOTE=Ослик Иа;294044]Или воспользоваться опытом оверклокеров и запрессовать в алюминиевый радиатор медные тепловые трубки, которые переносят тепло к дальним точка радиатора и там его отдают.
Не можем запрессовать в тело радиатора, так хоть положим под транзистор, и то будет лучше.[/QU Да есть и готовые варианты надо только сходить к этим оверклокерам. Плюс радиатор медь + вентилятор как его .. что то на Z. Дорогое решение зато красиво смотреться будет . Если по простому как здесь предлагалось "большой" транзистор + медная пластинка может на два корпуса транзюков одного канала и через слюду с пастой к радиатору.

[Droog_Andrey]

Если теплопроводность не нулевая, и градиент не нулевой (и большой), почему не будет??

Пусть теплоёмкость 1000 ГДж/(м3*К), теплопроводность 1 Вт(м*К), а кристалл площадью 1 мм2 отдаёт 10 Вт мощности.

Имеем в месте контакта плотность потока 10 МВт/м2. Это значит, что градиент температуры там будет равен 10000 К/мм. То есть при температуре кристалла 400К и шины 300К вся разность уместится в 10-микронной области возле контакта. Объём этой области 0.01 мм3, и съест она примерно 500 Дж тепла - это будет длиться 50 секунд. Дальше, вглубь шины, эти джоули будут перекачиваться ещё медленнее, в то время как в области контакта шина уже достигла температуры 400 К и практически не отбирает тепло у кристалла.

А всё потому, что температуропроводность у нас получилась 1 мкм2/с.

Андрей, ну ведь всё наоборот! При включении нужна теплоёмкость, в штатном режиме - теплопроводность. Представь штатный режим. Какая бы ни была теплоёмкость, радиатор уже полностью "напился". А вот температура всех частей радиатора будет тем выше (а теплоотдача в воздух эффективней), чем выше теплопроводность.

Впрочем, это уже по второму кругу, похоже Так что предлагаю затормозить дискуссию

Не-а, я не сдаюсь

Радиатор у нас контачит с шиной по большой площади. Это значит, что ему будет хватать небольшой теплопроводности для эффективного отбора тепла. Площадь поверхности радиатора ребристая, т.е. офигенно большая - это значит, что ему не нужно быть горячим, чтобы эффективно отдавать это тепло в воздух.

В пользу моей точки зрения говорят все производители кулеров, устанавливающие алюминиевые радиаторы на медную подложку.

А ещё в пользу моей точки зрения говорит то, что в размерность теплопроводности входит время, а в размерность теплоёмкости - не входит. Включение - переменный процесс, и здесь важны именно временные параметры - как быстро будет отобрано тепло.

А ещё в пользу моей точки зрения говорит то, что для охлаждения разогнанных процессоров используют медные ватерблоки. Вода в качестве радиатора: теплопроводность низкая, зато теплоёмкость - огого!

[Airt]

Вода в качестве радиатора: теплопроводность низкая, зато теплоёмкость - огого!

Однако она там циркулирует Это немножко меняет дело.