Радиатор для охлаждения мощных транзисторов

 

(22) Авторы изобретения!

А.В. Иманов и А.П. Фомин

1 - ....,, i

Г

Истринское отделение Всесоюзного научно- исследовательского, института электромеханики (71) Заявитель (54) РАДИАТОР ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЩНЬЕ

ТРАНЗИСТОРОВ

Изобретение относится к охлаждению . тепловыделяющей аппаратуры, преимущественно к конструированию радиаторов для мощных транзисторов.

Известны радиаторы для охлаждения

1 например, полупроводниковых приборов, содержащие оребренную пластину с монтажной поверхностью для крепления охлаждаемого элемента, в котором оребрение выполнено в виде шипов.Для

1О интенсификации теплообмена шипы выполняют конической формы. Между шипами в пластине предусмотрены сквозные отверстия для прохода хладагента 513 .

Однако данные радиаторы малоэффективны, сложны конструктивно и не технологичны при изготовлении. Эти .радиаторы могут быть изготовлены литьем под давлением, что требует дорогого литейного оборудовання. После литья радиаторов необходима механи-. ческая обработка монтажной поверхиос« ти и снятие заусениц и кромок на шипах и ребрах.

Наиболее близким техническим решением является радиатор для охлажде-. ния мощных транзисторов, выполненный в виде плоской пластины с отогнутыми в обе стороны по ее периферии ребрами прямоугольного сечения, расположенными не менее чем в два ряда t 2j.

Недостатками известной конструкции является нерациональное расположение ребер по периферии пластины радиатора, которые не создают высокую турбулиэацию воздуха, чем не обеспечивают достаточное охлаждение. Кроме того, радиатор имеет большой вес.

Цель изобретения — улучшение охлаждения при одновременном уменьшении веса.

Цель достигается тем, что в радиаторе для охлаждения мощных транзисторов, выполненном в виде плоской пластины с отогнутыми в обе стороны по ее периферии ребрами прямоуголь1

rpe aL — средний коэффициент теплоотдачи от радиатора к хладагенту, 15

d — диаметр транзистора, Х вЂ” коэффициент теплопроводности материала радиатора., Ь - ширина ребра, Ф - толщина пластины радиатора, — шаг ребер в рядах, 8 — расстояние между осями рядов °

На чертеже изображен один из вариантов радиатора для охлаждения.

Радиатор содержит плоское основа- . ние 1 и установленные по периферии с обеих сторон пластины ребра. На плоском основании радиатора устанавливается полупроводниковый прибор 2. Ребра в данном варианте радиатора расположены в два ряда: ряд 3, расположенный ближе к центру радиатора, и .ряд 4. Тепло от прибора 2 через теплопроводную пасту или металлическую пластину поступает к пластине радиатора 1 и, растекаясь в ней s радиальном направлении, доходит до периферийных ребер 3 и 4. Съем тепла происходит с поверхности ребер и плоского основания радиатора.

При использовании принудительной конвекции ребра расположены с обеих сторон пластины. При использовании естественной конвекции ребра могут быть размещены в одну сторону — в сторону охлаждаемого транзистора. В оптимальном варианте радиатор изготавливается из меди, алюминия или же из их сплавов, при этом геометрические параметры удовлетворяют указанным соотношениям. С целью уменьшения перекоса температур корпусов охлаждаемых элементов с разными тепловыделениями при групповом их охлажде-. .нии, охлаждаемые транзисторы разме- 55 щают в шахматном порядке на единой с обеих сторон оребренной пластине и расположены по ходу движения хлад40

3 87331 ного сечения, расположенными не менее чем в два ряда, ребра в каждом ряде расположены таким образом, что расстояние между осями разрядов не болЕе половины шага ребер, а ширина ребер не менее толщины пластины, при этом теплофиэические и геометрические параметры радиатора удовлетворяют следующему соотношению с ° Д Д. 1О»4,1 ®-ф 1О о" Г

0 4 агента с учетом уменьшения тепловыделения. Выполнением расстояния между осями рядов не более половины шага ребер достигается высокий коэффициент турбулизации охлаждающего воздуха, что способствует интенсификации теплообмена от радиатора к хладагенту, и, следовательно, улучшению охлаждения.. Для увеличения охлаждающей поверхности радиатора ширина ребра должна быть не менее толщины пластины, что также улучшает охлаждение.

Экспериментально установлено, что для различных типов транзисторов и для радиаторов, выполненных из различных материалов, улучшение охлаждения достигается только при указанном соотношении

Йа Ь Е» 4, р =5 10: + 10

Пример. К основанию радиатора прижимаются транзисторы типа КТ 812 или 2Т 803. Диаметры транзистора меняются от 20 до 24 мм.Размеры радиатора для охлаждения одного транзистора 42х38х18 мм, а для охлаждения пяти транзисторов радиатор имеет размеры 122х82х20 мм. Толщина основания радиатора меняется от 0,5 до 2,0 мм, а ширина ребра от 1,5 до 3,5 мм. Для транзистора мощностью 30 Вт и диаметром 20 мм минимальное::значение среднего перегрева корпуса транзистора соответствует медному радиатору с толщиной основания 1,5 мм и шириной ребра 2,0 мм. Оптимальное значение соотношения параметров

Ь 8„

Ф 62 составляет (0,7-1,2).10 при скорости воздуха M = 1,0 м/с, (1,4-2,2)-10 при И 2,0 м/с и (2 1-3,0) ° 10 при

Ч 3,0 м/с..

Средний перегрев корпуса транзистора уменьшается по сравнению с известным íà 25 С при рассеиваемой мощности 30 Вт. Это существенно увеличивает надежность транзистора, а вес и габаритные размеры уменьшены в

1 5 раза.

Формула из о бр е т ения

Радиатор для охлаждения мощных транзисторов, выполненный в виде плоской пластины с отогнутыми в обе

873310

Составитель А. Прохорова

Редактор Л. Тюрина Техред Ж.Кастелевич

Корректор 8 ° Синидкан

Тираж 787 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Заказ 9062/79

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 стороны по ее периферии ребрами прямоугольного сечения, расположенными не менее, чем в два ряда, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения охлаждения при одновременном уменьшении веса, ребра в каждом ряде расположены таким образом, что расстояние между осями рядов не более половины шага ребер, а ширина ребра не менее толщины пластины, при этом теплофизические и геометрические параметры радиатора удовлетворяют следующему соотношению —;1<0

aa ь Е, -Я а Ч где a, — средний коэффициент теплоотдачи от радиатора к хладо, агенту, d — диаметр транзистора, — коэффициент теплопроводности материала радиатора, b — ширина ребра, о — толщина пластины радиатора, — шаг ребер в рядах, — расстояние между осями ря 2 дов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l . Авторское свидетельство СССР

И 333388, кл. Н Ol 1 23/34, 1965.

2 . Патент США II 32!3324, кл. 317-100, опублнк. 1965 (прото" тип).