Jump to content

    

нужно объяснить внутреннему заказчику почему алюминиевый корпус лучше стального

Изделие - блок питания с небольшом узлом управления. Корпус для китайцев вполне стандартный - алюминиевый "кирпич" вроде вот такого но без вентилятора внутри https://mysku.ru/blog/china-stores/50067.html  - картинка просто первой попалась . Мощность 250 ватт. с ККМ. Первые пару тысяч сделали в китайских корпусах. За почти 2 года ни одного возврата. Сейчас сделали небольшую партию   корпусах из оцинкованной стали. Сделали в России. Сделали потому что с китайским производителем возник конфликт. О корпус охлаждаются входной диодный мост, диоды в ККМ,  сапрессоры в снаббере выходной диод и ключ на выходе. Охлаждаются или через силиконовые колпачки или через керамонаполненные резиновые прокладки. MOSFETы ККМ и основного преобразователя стоят на своих радиаторах не касающихся корпуса. Китайские корпуса были из листа 1.8 мм днище и 1 мм крышка. Оцинковку взяли толщиной 0.5 мм, чтобы корпус стал по легче. Конструктор уверяет что поверхность отдающая тепло в воздух у этих корпусов практически одинакова. Пока разница видна только во внутренних поверхностях многочисленных вентиляционных отверстий. На получасовом прогоне новой партии на 200 ватт один экземпляр полыхнул с дымом и искрами. Но до прогона тесты никакой аномалии не выявили. Автор идеи стального корпуса кивает на брак компонентов. Разработчики не соглашаются. Вот чутьем я понимаю что сталь дешевле и китайцы экономящие на всем давно бы ее использовали но они все делают из алюминия. Алюминий лучше проводит тепло чем сталь но как это сможет отразиться на работе устройства я грамотно объяснить не могу. Мне хотя бы в процентах понять к какой потери мощности готовиться в таком корпусе. Не влияет ли цинковое покрытие на теплопередачу.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Не цинковое покрытие влияет на теплопередачу, а материал теплоотвода и его толщина. Это очевидно. Ваш конструктор ухудшил сразу оба эти параметра. В результате тепло от нагревающихся компонентов просто не успевает отводиться в стороны. Поэтому поверхность, отдающая тепло в воздух, хоть и осталась той же площади, но не работает. Для наглядности посмотрите тепловизором на корпус из алюминия и на стальной при тех же условиях. Желательно при максимальной загрузке.

Share this post


Link to post
Share on other sites

C точки зрения теплопроводности - однозначно ухудшил в разы, но толщина с тепловым сопротивлением напрямую связана. Поэтому, по толщине в совокупности надо смотреть. Но малая толщина уже ухудшит распространение тепла в стороны в толще металла и тепловое пятно на внешней стороне сузится. Возможно это тоже учитывалось.

P.S. А чтобы доказать кому-то - посчитайте перепад температур на поверхностях через тепловые сопротивления, взяв почти любую книгу по теплопроводности, либо какую-то программу моделирования, если сможете.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, vldmr86 сказал:

Алюминий лучше проводит тепло чем сталь но как это сможет отразиться на работе устройства я грамотно объяснить не могу. Мне хотя бы в процентах понять к какой потери мощности готовиться в таком корпусе. Не влияет ли цинковое покрытие на теплопередачу.

Называется тепловое сопротивление. Про него во всех даташитах пишут.

Это сколько градусов упадёт на Ватт передаваемого тепла от транзистора до поверхности. Напрямую зависит от коэфф. теплопроводности - у алюминия оно выше в несколько раз  чем у стали.

А теперь считаем падение температур на всех участках от воздуха до кристалла транзистора.

Вот недавно была статья подходящая https://habr.com/ru/post/446602/

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо за пинок в правильном направление. Тепловизор наглядно прояснил ситуацию. Если кому интересно  - во вложении картинки с него. Будем изучать матчасть.

сравнение двух днищ через 7 часов.jpg

максимальная температура на задней крышке алюминий.jpg

максимальная температура на задней крышке сталь.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Проложите толстую ( 3-5мм)  алюминиевую полосу, сбросьте на нее тепло равномерно а потом уже с нее можно отдать на стальной корпус.
 Проблема в точечном нагреве отдельных компонентов. Даже чисто алюминиевый тонкостенный корпус будет давать то же самое- греться в радиусе 1.5-2 см от точки выделения а остальная поверхность будет холодной.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Нет смысла. Пластина поможет отвести часть тепла от компонентов в стороны, но на этом её действие закончится. Это не радиатор.

Передавать тепло с пластины на корпус - ничем не лучше того, что есть сейчас. Во-первых, тонкостенный стальной корпус так и останется неэффективным теплоотводом, во-вторых, тепловое сопротивление пластина-корпус будет слишком велико и она окажется практически изолированной. Даже паста не сможет заметно улучшить ситуацию.

Вариантов всего два (если не рассматривать обдув): либо ставить на компоненты полноценные радиаторы, либо не пытаться быть хитрее китайцев и таки делать корпус из алюминия. Первый вариант наверняка дороже.

Share this post


Link to post
Share on other sites

А на тестах вышел из строя компонент, не имеющий прямой связи с корпусом, наверное. Кмк, надо работать над уменьшением влияния корпуса на работу изделия. Зависимость - она штука плохая. Сейчас вы зависите от корпуса, завтра снабженцы не смогут достать какой-нибудь хитрый транзистор, потом работа источника будет зависеть от вспышек на солнце...

Share this post


Link to post
Share on other sites
В 25.04.2019 в 14:20, Herz сказал:

делать корпус из алюминия

Так неизвестно же - может оно и в алюминиевом корпусе работало на пределе. Никаких температурных измерений внутри корпуса, видимо, не проводилось.  А показатель качества разработки чисто коммерческий - "на партии столько-то-штук не было возвратов". Отсутствие возвратов не тождественно отсутствию выхода из строя.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Может. Но работало всяко лучше до "модернизации". Автору всего лишь требовалось объяснить это "внутреннему заказчику".

А если ставить целью надёжность, то действительно нужно проводить замеры и работать над теплоотводом.

Share this post


Link to post
Share on other sites
В 25.04.2019 в 13:20, Herz сказал:

Нет смысла. Пластина поможет отвести часть тепла от компонентов в стороны, но на этом её действие закончится. Это не радиатор.е.

Да нагрев у автора сосредоточенный, местный. Вполне возможно, что стальной корпус сможет отвести тепло благодаря большой поверхности. Просто нужно "размазать " это тепло по всей поверхности как можно равномернее.
 В адаптерах ноутбуков тесный пластиковый корпус. Спасает пассивный радиатор, просто пластина внутри, которая разводит тепло равномерно по площади.
 То же самое и для алюминиевого корпуса. Вроде вполне может отдать большую мощность, но когда делаешь замеры, то температура падает на расстоянии 1.5-2 см от места крепления  тепловыделяющего элемента. Не хватает теплопроводности у тонкой стенки. Если подложить длинную пластину вдоль корпуса - почти на порядок результат лучше.
Или обдув внутри такого закрытого корпуса, без отверстий. В несколько раз эффективнее, поскольку перемешиваемый внутри воздух относит тепло ко всем элементам конструкции , большой общей площади корпуса.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Егоров said:

Да нагрев у автора сосредоточенный, местный. Вполне возможно, что стальной корпус сможет отвести тепло благодаря большой поверхности. Просто нужно "размазать " это тепло по всей поверхности как можно равномернее.

"Размазать" тяжело. По сути, это означает сделать алюминиевый корпус внутри стального. Но и этот вариант будет хуже изначального, потому что железо будет изолировать алюминий от окружающей среды. Вы же знаете, почему не делают (кроме совсем редких случаев) радиаторов, склёпанных из пластин. Драматическое падение теплопроводности, даже в случае только алюминиевых. А тут - на железо... Не пойдёт туда тепла, почти совсем.

Чудес не бывает, эффективно отвести тепло можно только хорошим теплопроводником. Для этого ему нужны хорошая теплопроводность и сечение. Можно пользоваться тепловыми трубками, как в ноутбуках. Всё верно.

Только  это пол-дела. Всё равно нужно куда-то это тепло деть. Через контакт поверхностей с железным корпусом - плохая идея.

Обдув действительно мог бы помочь, но это уже кардинальное снижение надёжности.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Только что, Herz сказал:

Всё равно нужно куда-то это тепло деть. Через контакт поверхностей с железным корпусом - плохая идея.

А куда девалось тепло с внутренних радиаторов в алюминиевом корпусе? Вы полагаете, что воздух проводит тепло лучше, чем листовая сталь?

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 часа назад, wim сказал:

А куда девалось тепло с внутренних радиаторов в алюминиевом корпусе? Вы полагаете, что воздух проводит тепло лучше, чем листовая сталь?

Я тоже об этом. Теплоотдача в окружающую среду происходит только за счет разности температур и поверхности обмена. Материл там не участвует.
 Если от точечного источника отвести тепло на бОльшую площадь из любого материала, то охлаждение улучшится. В конце-концов , хата замерзает зимой , несмотря на толстые и плохо проводящие тепло стены. Играет роль их площадь и циркуляция воздуха внутри помещения. 
 Да простейший пример. Корпус Dpak на медном 35мкм полигоне как-то охлаждается. Часто недостаточно. Стоит пропаять  вдоль полигона медную луженку в 1.2-1.5мм, как охлаждение заметно улучшается. Просто 35мкм толщины меди не хватает для отвода тепла на края полигона. А общая его площадь может сбросить заметно больше. Обменом энергией с окружающей средой  в конце-концов занимается не медный или деревянный полигон, а его площадь.

Share this post


Link to post
Share on other sites
16 hours ago, wim said:

А куда девалось тепло с внутренних радиаторов в алюминиевом корпусе? Вы полагаете, что воздух проводит тепло лучше, чем листовая сталь?

Я не понял Ваш вопрос. Каких внутренних радиаторов? Автор рассказывал об алюминиевом корпусе в качестве общего радиатора.

Где это в конструкции заменили воздух на листовую сталь?

Кстати, воздух может быть как хорошим проводником, так и хорошим изолятором, это Вы наверняка знаете. Зависит от условий развития конвекции.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this