Thermisches Rechner

Thermische Grundlagen

Gute Wärmeleitung ist für die Zuverlässigkeit und Leistung von Halbleitern von entscheidender Bedeutung.

Schalttemperatur Tj
Falltemperatur Tc
Wärmeleiter Temperatur Ts
Umgebelttemperatur Ta

Zweiter Abschnitt

Wie thermische Energie in verschiedenen Szenarien berechnen:

Energieart	Gleichung	Einheiten
Von Temperatur	Q = m × c × ΔT	Energien J
Kinetische Energie	Q = KE mal Effizienz	Energien J

Thermisches Widerstand

Thermische Widerstandeichenzeichen die Gegenseitigkeit zur Durchlässigkeit von Hitze:

Tj = Ta + P × θja

θja = θjc + θcs + θsa

Woher:

Junktionslufttemperatur
Junction zu Hülse
Kaschierung zum Abkühlen
Thermalsink nach Umgebungstemperatur

Thermische Ausdehnungsanalyse

Berechnung der thermischen Ausdehnung in verschiedenen Materialien:

ΔL = α × L × ΔT

Lineare Erweiterungskoeffizient
Originallänge
ΔT: Temperaturänderung

Materialkoeffizienten:

Stahl: 11-13 × 10^-6/°C
Thermische Leitfähigkeit von Aluminium: 23-24 × 10⁻⁶/°C
Kupfer: 16 bis 17 × 10^-6/°C
Gläser: 8-9 × 10−6/°C

Thermische Gleichwärme

Thermodynamische Gleichgewichtstemperatur berechnen:

Systemtyp	Formel	Beispiel
Zwei Körpern	Thermalstrahlkoeffizient Tf = m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂/m₁c₁ + m₂c₂	Wasser-Metall-System
Viele Körpern	tf = ∑mikroelektronisch kombinierte Toleranzen/∑mikroelektronisch kombinierte Toleranzen	Komplexe Systeme

Wärmereffizienz

Wie Kalibrierung der thermischen Effizienz in verschiedenen Systemen

Systemtyp	Folgerend	Typische Wertebereich
Wärmequelle	θ = Qh - Qc/Qh	30 bis 60 %
Rankin-Zyklus	η = Wnet / Qin	35 bis 45 %

Thermische Schichtdickung

Berechnung der Wärmeleitgrenzschicht:

Schichtfluss:

δt = 5x/√Rex × Pr

Reynoldszahl
Prandtl-Zahl
Von der Vorrand

Wichtige Parameter:

Durchflussgeschwindigkeit
Flüssigkeitsmerkmale
Oberflächentemperatur
Wärmeübertragungskoeffizient

Wärmezeitkonstante

Verständnis der Wärmeantwortzeit:

Parameter	Formel	Anwendung
Zeitkonstante	τ = R × C	Übertragungszeit
Temperaturanstieg	Tt = Tf1 - e^-t/τ	Dynamische Verhalten

Thermische Belastungsanalyse

Thermische Belastung in Materialien berechnen:

Parameter	Formel	Berücksichtigungen
Thermische Belastung	σ = E × α × ΔT	Material Eigenschaften
Spannungsenergie	U = σ²/2E × V	Betonwirkungen

12. Leitfaden zur Leitungswärmegebung von PCBs

Schaltkreisthermische Berechnungen und Überlegungen:

Überwärmungswiderstand:

Rth = L/k × A × N

Anzahl der Schleifebohrungen
Einseitige Schnittstelle
Kapazität: Kupferleitfähigkeit

Thermische Entlastungsdesign:

Sprechkanteneinschubrechnung
Luftschichtabstand
Kupferdicke
Verbindungswinkel

Thermische Rauschberechnungen

Verständnis von Wärmeübertragung geräuscherzeugender Lärm in elektronischen Systemen:

Parameter	Formel	Hinweise
Rauschspannung	Vn = Quadratwurzel4kTRB	Johnson-Rauschgeräusch
Rauschleistung	Punktzahl = Temperaturkoeffizient * Basisenergie	Verfügbare Leistung

Designleitlinien

Bester Umgang mit der thermischen Gestaltung

Temperaturreserve typisch 20%
Zuverlässigkeit des Leistungsvermögens bei Temperatur
Angemessene Komponentenabstände
Luftflussoptimierung
Thermische Messpunkte
Schlechtestmögliche Analyse

Verständnis von Wärmemanagement