Online Rechner zur Temperaturberechnung (Wärmeberechnung) von Leiterplatten
Es ist der Fortschritt – Halbleiter werden immer kleiner – damit erhöht sich in vielen Fällen die Leistungsdichte.
Das ist schön und gut – nur sollte man sich als Elektronikentwickler schon regelmäßig die Frage stellen:
Moment mal, wie warm wird eigentlich die Leiterplatte?
Halbwegs genau läßt sich das meist nur mittels aufwändiger Berechnungen ermitteln – allerdings reicht in den meisten Fällen eine grobe Schätzung aus.
Aus diesem Grunde gibt es hier ein kleines Tool zur Schätzung der Erwärmung einer Leiterplattenfläche.
Es wurden folgende Annahmen gemacht:
- Die Leiterplatte befindet sich im freien Raum – mit direktem Zugang zur Umgebungungsluft
- Die Bauteilpositionierung und das Leiterplattendesign ist so gewählt, daß von einer gleichmäßigen Temperaturverteilung auf der Leiterplatte ausgegangen wird.
- es handelt sich um eine „geflutete“ Leiterplatte mit Lötstop
- Wärmeübergangszahl – für freie Konvektion und Strahlung von 12W/ m²K
- Wärmeübergangszahl – erzwungene Konvektion (Lüfter) von 50W/ m²K
Das Tool dient also nicht dazu, die Wärmebelastung einzelner Leiterbahnen zu berechnen, Hotspots zu ermitteln oder derartiges, sondern dazu, Fragen zu klären, wie:
- Wie warm wird die Leiterplatte insgesamt?
- Brauche ich eine Zwangsbelüftung oder Kühlkörper?
Beispiel
Stellen wir uns eine Leiterplatte im Format 100x160mm vor. Auf dieser Leiterplatte seien einige Bauteile platziert, die insgesamt 5 Watt Verlustleistung erzeugen. Die Leiterplatte sei so designt, daß sich die Wärme auf dieser Leiterplatte gleichmäßig verteilen kann – beidseitig mit Kupfer-füllflächen geflutet – beidseitig Lötstoplack beliebiger Farbe.
Diese Platine befände sich nun in einem freien Raum – ohne Zwangslüftung durch Lüfter oder ähnliches – bei einer Umgebungstemperatur von 25°C.
Wie warm wird nun die Leiterplatte?
Lösung:
Es ergibt sich eine vereinfachte Gleichung:
T(Leiterplatte) = T(Umgebung) + Leistung / (Wärmeübergangszahl * Anzahl belüfteter Seiten * Leiterplattenfläche)
T = 25° + 5W / (12W/ m²K * 2 * 0,016m²) = ≈ 38°C
Hinweis:
Es handelt sich hierbei natürlich um eine grobe Abschätzung, keine wirklich belastbare Berechnung – die einem dennoch in vielen Fällen weiterhilft
[…noch in Arbeit]
Haftungsausschluß
Bitte Beachten Sie bei der Verwendung unserer Tools =>unseren Haftungsausschluß!