An die Leistungsklasse angepasste Entwärmungskonzepte

Anbieter zum Thema

Heitec AG

CTX Thermal Solutions GmbH

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Fischer Elektronik GmbH & Co. KG

Möglichkeiten zur Steigerung der Wärmeabfuhr

Durch die Verwendung von Lüfter-unterstützten Entwärmungssystemen wie z.B. Lüfteraggregate (Bild 2) wird bei der Wärmeableitung eine deutliche Leistungssteigerung erreicht. Die verschiedenartigen Versionen der Lüfteraggregate sind immer, je nach Aufbau und verwendeter Wärmetauschgeometrie, auf die Spezifikationen des zugrunde gelegten Lüftermotors abgestimmt.

Viele unterschiedliche Varianten der Lüfteraggregate eignen sich besonders für die Wärmeabfuhr von größeren Verlustleistungen beziehungsweise kleineren Temperaturdifferenzen. Lüfteraggregate funktionieren nach dem Prinzip der erzwungenen (forcierten) Konvektion. Gegenüber der freien Konvektion besteht der Unterschied darin, dass mit Hilfe des jeweiligen Lüftermotors die erzeugte Luftströmung durch eine Wärmetauschstruktur geleitet wird.

Unterschiedlich konzipierte Lüfteraggregate als Segment-, Miniatur-, Kühlkörper-, Hohlrippen- oder Hochleistungslüfteraggregat sind in vielen Bereichen der industriellen Elektronik anzutreffen und liefern sehr wirkungsvolle Lösungsansätze. Besonders in Verbindung mit axial, radial oder diagonal betriebenen Lüftermotoren sind kleinste thermische Widerstände erreichbar. Des Weiteren ermöglichen einseitig oder auch doppelseitige Basisplatten als Halbleitmontageflächen eine sehr gute Wärmespreizung.

Möglichkeiten der Flüssigkeitskühlung

Bei besonders leistungsstarken elektronischen Bauelementen begrenzt oftmals das benötige große Einbauvolumen der Entwärmungsmethode, dem damit verbundenen, relativ hohen Gewicht oder die starken Geräuschentwicklung eines Lüftermotors die Möglichkeiten. Ein auf die Applikation angepasster Flüssigkeitskühlkörper (Bild 3) ist bei etlichen Anwendungen als Alternative zur Luftkühlung durchaus überlegenswert.

Die Effizienz der Flüssigkeitskühlung lässt sich relativ einfach anhand der spezifischen Wärmekapazität des Kühlmediums Wasser beschreiben. Mit einem Wert von 4,182 kJ/kg K, ist diese viermal so groß wie die von Luft, wodurch Entwärmungskonzepte mittels Wasserkühlung im Vergleich zu anderen Aufbauten deutlich hervorzuheben sind.

Als weitere Vorteile sind die sehr kompakte Bauweise, die Entwärmung direkt am montierten Bauelement sowie die interne wärmetechnisch optimal kontaktierte Wärmetauschfläche zu nennen. Letzteres wird durch eine zueinander versetzte Lamellenstruktur (Bild 3) realisiert, welche mit der Basis- und der Bauteilmontageplatte verbunden ist, und gleichfalls für einen sehr guten Wärmetransport von dem zu kühlenden Bauteil in die durchströmende Flüssigkeit sorgt.

Darüber hinaus bewirkt die innenliegende Lamellenstruktur eine flächige Durchströmung des Flüssigkeitskühlkörpers mit minimalen Strömungsverlusten. Exakt plan gefräste Halbleitmontageflächen ermöglichen weiterhin eine freie Platzierung der elektronischen Bauteile. Ein leistungsgerechtes Rückkühlsystem, bestehend aus einem speziellen Rückkühler, dem eigentlichen Wärmetauscher mit einem leistungsstarken Lüftermotor sowie einer Pumpe mit einer angepassten Pumpleistung, komplettieren das Flüssigkeitskühlsystem.

* Jürgen Harpain ist als Entwicklungsleiter bei Fischer Elektronik in Lüdenscheid tätig.

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