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Aktive Entwärmung von Elektronik Prozessoren und FPGAs kühlen, ohne den Bauraum zu sprengen

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 2 min Lesedauer

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SEPA Europe GmbH
ET System electronic GmbH
MES Electronic Connect GmbH & Co. KG
DMB Technics AG

Wenig Platz und viel Verlustleistung führen zu überhitzten Systemen. Entwickler müssen aber nicht bei Null anfangen, denn es gibt bewährte Lösungen. Wie Bauteile mit hoher Leistungsdichte auf kleinem Bauraum entwärmt werden.

Simulation der lüftergestützten Entwärmung: Die Entwärmung von Bauteilen mit hoher Leistungsdichte bei kleinem Bauraum ist nicht trivial.(Bild: Sepa Europe)
Simulation der lüftergestützten Entwärmung: Die Entwärmung von Bauteilen mit hoher Leistungsdichte bei kleinem Bauraum ist nicht trivial.
(Bild: Sepa Europe)

Welchen gängigen Herausforderungen der lüftergestützten Entwärmung sind Elektronikentwickler im Alltag konfrontiert? Am Beispiel der Entwärmung von Bauteilen mit hoher Leistungsdichte bei einem kleinen Bauraum ist es nicht trivial, die entstehende Wärme abzuführen. Anhand verschiedener Best-Practice-Beispiele zeigt Stephan Bachmann von Sepa Europe, wie Prozessoren und FPGAs gekühlt werden können, ohne bestehende Bauraumvorgaben zu sprengen.

IGBTs und MOSFETs mit hohen Verlustleistungen müssen nicht nur mit großvolumigen Aluminiumprofilen gekühlt werden. Eine lüfterunterstützte Durchströmung mit gezielter Führung der erwärmten Luft ermöglicht leichte, kostengünstige und kleinere Kühlkonzepte. Dabei ist es wichtig, die Lebensdauererwartung und die Geräuschentwicklung nicht aus den Augen zu verlieren und gängige Fehler zu vermeiden.

Knowhow und Networking-Event für Leistungselektronik- und Stromversorgungsexperten

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(Bild: VCG)

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Herr Bachmann, warum ist das Thema Ihres Vortrags relevant für unsere Teilnehmer?

Stephan Bachmann von Sepa Europe: „Die Teilnehmer lernen in meinem Vortrag auch vereinfachte Berechnungen zur überschlägigen Dimensionierung von Kühlsystemen.“(Bild: Sepa Europe)
Stephan Bachmann von Sepa Europe: „Die Teilnehmer lernen in meinem Vortrag auch vereinfachte Berechnungen zur überschlägigen Dimensionierung von Kühlsystemen.“
(Bild: Sepa Europe)

Das Thema behandelt ein aktuelles Problem, das vielen Entwicklern aus ihrem Alltag bekannt ist und in immer neuen Variationen auftritt. Kurz gesagt: Wenig Platz und viel Verlustleistung führen zu überhitzten Systemen. Zunächst wird gezeigt, dass es bereits Lösungsansätze gibt und niemand bei Null anfangen muss. Für zwei gängige Bauteilklassen werden Best-Practice-Beispiele vorgestellt. Dies führt im besten Fall zu einem Aha-Effekt bei den Teilnehmern.

Was sind die wichtigsten Aspekte Ihres Vortrags?

Zunächst erfolgt die Auswahl und Auslegung eines geeigneten Kühlaggregates. Danach erfolgt eine Berechnung anhand der vorliegenden Daten der zu kühlenden Komponenten und eine Erfolgskontrolle mittels CFD-Simulation. Doch damit ist die Arbeit noch nicht getan. Die Betrachtung der bekannten Knackpunkte: Lebensdauererwartung und Geräuschentwicklung ist unerlässlich. Hierzu gibt der Vortrag noch einige Hinweise.

Was lernen unsere Teilnehmer aus Ihrem Vortrag?

Der Markt bietet viele anpassungsfähige Konzepte für die Entwärmung. Man muss nur das Richtige auswählen und an die gegebenen Rahmenbedingungen anpassen. Fehler und Irrtümer gibt es zu diesem Thema viele. Der Vortrag hilft, von Anfang an alles richtig zu machen. Die Teilnehmer lernen auch vereinfachte Berechnungen zur überschlägigen Dimensionierung von Kühlsystemen kennen.

Die Cooling Days sind Teil des Fachkongresses Power of Electronics als Knowhow und Networking-Event für alle Leistungselektronik- und Stromversorgungsexperten.

Referenten auf den Cooling Days 2023

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