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Thermal

Netzwerkrechner für thermischen Widerstand

Berechnen Sie die Verbindungs-, Gehäuse- und Kühlkörpertemperaturen mithilfe eines seriellen Wärmewiderstandsnetzwerks (JC +) für das Wärmemanagement von Komponenten

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Formel

T_J = T_A + P_D × (θ_JC + θ_CS + θ_SA)

T_J— Junction temperature (°C)
T_A— Ambient temperature (°C)
P_D— Power dissipation (W)
θ_JC— Junction-to-case thermal resistance (°C/W)
θ_CS— Case-to-heatsink thermal resistance (°C/W)
θ_SA— Heatsink-to-ambient thermal resistance (°C/W)

Wie es funktioniert

Thermische Widerstandsnetzwerke sind mathematische Modelle, die zur Analyse der Wärmeübertragung durch komplexe Systeme verwendet werden, indem Wärmepfade als elektrisch ähnliche Widerstandsnetzwerke dargestellt werden. So wie elektrische Schaltungen Widerstände verwenden, um den Stromfluss zu modellieren, verwenden Wärmewiderstandsnetzwerke thermische Widerstandskomponenten, um den Wärmefluss zwischen verschiedenen Temperaturen zu modellieren. Jeder Wärmewiderstand stellt die Temperaturdifferenz pro Einheit der Wärmeübertragung dar, analog zum elektrischen Widerstand, der die Spannungsdifferenz pro Stromeinheit darstellt.

Bearbeitetes Beispiel

Stellen Sie sich einen mehrschichtigen Kühlkörper mit drei Materialien vor: Aluminium (5 mm dick), Kupfer (2 mm dick) und Keramik (3 mm dick). Berechnen Sie den gesamten Wärmewiderstand: 1. Berechnen Sie die einzelnen Schichtwiderstände: R1 = Dicke/(Wärmeleitfähigkeit * Fläche) 2. Aluminium: R1 = 0,005 m/(237 W/mK * 0,01 m²) = 2,11 K/W 3. Kupfer: R2 = 0,002 m/ (401 W/mK * 0,01 m²) = 0,50 K/W 4. Keramik: R3 = 0,003 m/ (30 W/mK * 0,01 m²) = 10,00 K/W 5. Gesamtwärmewiderstand: Rtotal = R1 + R2 + R3 = 12,61 K/W

Praktische Tipps

  • ✓Verwenden Sie bei allen Berechnungen immer konsistente Einheiten
  • ✓Berücksichtigen Sie den thermischen Kontaktwiderstand an den Grenzflächen zwischen Materialien
  • ✓Verwenden Sie die tatsächlichen Wärmeleitfähigkeitswerte des Materials aus zuverlässigen Quellen
  • ✓Berücksichtigen Sie geometrische Faktoren wie Oberfläche und Materialstärke

Häufige Fehler

  • ✗Vernachlässigung des Kontaktwärmewiderstands zwischen den Schichten
  • ✗Verwendung falscher Wärmeleitfähigkeitswerte
  • ✗Ich habe vergessen, Einheiten richtig umzurechnen
  • ✗Annahme einer gleichmäßigen Wärmeverteilung über komplexe Geometrien

Häufig gestellte Fragen

Der Wärmewiderstand misst den Widerstand eines Materials gegenüber Wärmefluss, ähnlich dem elektrischen Widerstand. Er wird als Temperaturunterschied geteilt durch die Wärmeübertragungsrate berechnet.
Sie verwenden analoge Prinzipien: Temperaturdifferenz ist wie Spannung, Wärmefluss ist wie Strom und Wärmewiderstand ist wie elektrischer Widerstand.
Materialdicke, Wärmeleitfähigkeit, Querschnittsfläche und Grenzflächenbedingungen wirken sich alle auf den Wärmewiderstand aus.

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