новости

Стандартные размеры радиаторов для TO-220, TO-247 и распространённых силовых корпусов

Стандартный размер радиатора для корпусов TO-220 обычно составляет 19,0 мм в ширину и 12,7 мм в глубину, с высотой от 10,0 мм до 25,4 мм, что обеспечивает тепловое сопротивление от 10 до 25 °C/Вт при естественной конвекции. Для корпусов TO-247 стандартная площадь основания составляет 20,0 мм в ширину и 15,0 мм в глубину, с высотой от 20,0 мм до 40,0 мм, достигая значений от 5 до 12 °C/Вт. Эти размеры не являются фиксированными отраслевыми стандартами, а скорее определяются шагом выводов корпуса, схемой монтажных отверстий и требованиями к рассеиваемой мощности типовых применений; компания BQUQ отточила их за 20 лет производства методом механической обработки с ЧПУ и штамповки.

Геометрия корпуса и монтажные ограничения

Физические размеры корпусов TO-220 и TO-247 определяют минимальную площадь контактной поверхности радиатора. Корпуса TO-220 имеют шаг выводов 2,54 мм и диаметр монтажного отверстия 3,2 мм (для винтов M3), при этом центр крепежного лепестка расположен в 3,7 мм от края корпуса. Следовательно, монтажная поверхность радиатора должна обеспечивать плоскую зону не менее 15,0 мм на 10,0 мм для размещения лепестка без помех со стороны выводов. Корпуса TO-247 крупнее: шаг выводов 5,08 мм и монтажное отверстие 3,5 мм (M3.5), что требует минимальной плоской поверхности 20,0 мм на 15,0 мм. Стандартные радиаторы BQUQ изготавливаются из алюминиевого профиля 6063-T5 с допуском на плоскостность 0,05 мм по монтажной поверхности, что обеспечивает надлежащее сжатие термоинтерфейсного материала (TIM) на 0,05–0,10 мм.

Корреляция теплового сопротивления и рассеиваемой мощности

Требуемый размер радиатора напрямую зависит от теплового бюджета «переход-окружающая среда». Для прибора в корпусе TO-220 с максимальной температурой перехода 150 °C, работающего при температуре окружающей среды 50 °C, допустимый общий перепад температур составляет 100 °C. Если прибор рассеивает 10 Вт, общее тепловое сопротивление (переход-корпус плюс корпус-радиатор плюс радиатор-окружающая среда) должно быть ниже 10 °C/Вт. Учитывая, что сопротивление переход-корпус обычно составляет 1,5 °C/Вт, а корпус-радиатор с пастой — 0,5 °C/Вт, радиатор должен обеспечивать 8,0 °C/Вт или лучше. Стандартный экструдированный радиатор размером 19,0 мм в ширину, 12,7 мм в глубину и 25,4 мм в высоту с шагом ребер 6,0 мм обеспечивает приблизительно 12 °C/Вт при естественной конвекции и 10 Вт. Для достижения 8 °C/Вт высота должна быть увеличена до 38,0 мм или ширина до 25,0 мм, поэтому BQUQ хранит на складе 12 стандартных профилей в этом диапазоне.

Таблица стандартных размеров радиаторов для распространенных корпусов

В следующей таблице приведены справочные размеры и тепловые характеристики стандартных радиаторов, используемых с распространенными корпусами для сквозного монтажа. Эти значения основаны на производственных данных BQUQ и типичной принудительной конвекции при скорости воздушного потока 2,0 м/с, если не указано иное.

Оптимизация геометрии ребер и стандартные профили

Шаг и толщина ребер так же важны, как и общая площадь основания. Для естественной конвекции BQUQ рекомендует шаг ребер от 6,0 до 8,0 мм с толщиной ребра от 1,5 до 2,0 мм, поскольку это обеспечивает баланс между площадью поверхности излучения и сопротивлением воздушному потоку. Для принудительной конвекции со скоростью выше 2,0 м/с более плотный шаг от 3,0 до 4,0 мм увеличивает площадь поверхности на 40% без значительного перепада давления в типовом кожухе вентилятора 60 мм. Стандартные профили BQUQ включают серию шириной 19,0 мм с 6, 8 или 10 ребрами и серию шириной 25,0 мм с 8, 10 или 12 ребрами. Допуск на высоту ребра при экструзии составляет ±0,10 мм, а прямолинейность — 0,5 мм на метр, что критически важно для автоматизированной сборки с пружинными клипсами или винтами. Для TO-247 стандартная глубина 15,0 мм позволяет получить длину ребра 12,0 мм, обеспечивая площадь поверхности 85 см² на секцию длиной 25,0 мм, что дает значение 5,0 °C/Вт при высоте 20,0 мм.

Влияние выбора материала и качества поверхности

Алюминий 6063-T5 является основным материалом для стандартных радиаторов благодаря своей теплопроводности 201 Вт/(м·К) и отличной экструдируемости. Для штампованных радиаторов большого объема, используемых с TO-220, BQUQ применяет алюминий 1100 или сплав 5052 толщиной от 1,5 мм до 2,0 мм, что снижает стоимость на 30% по сравнению с экструзией, но увеличивает тепловое сопротивление на 15% из-за более низкой теплопроводности (180 Вт/(м·К) для 1100) и уменьшенной площади ребер. Качество поверхности играет измеримую роль: прозрачное анодирование (8–12 мкм) повышает коэффициент излучения с 0,05 до 0,85, улучшая лучистый теплообмен до 25% при естественной конвекции. Для применения TO-220 с 10 Вт это может уменьшить требуемую высоту радиатора с 25,4 мм до 20,0 мм. BQUQ наносит стандартное прозрачное анодирование на все экструдированные профили без дополнительной платы для заказов свыше 500 штук, с допуском по толщине 10 мкм ± 2 мкм. Голый алюминий рекомендуется только для систем с принудительным воздушным охлаждением выше 3,0 м/с, где преобладает конвекция.

Стоимость и сроки поставки в зависимости от объема

Стандартный размер радиатора влияет на себестоимость единицы продукции через использование материала и вторичные операции. Для экструдированного радиатора 19,0 мм x 12,7 мм x 25,4 мм для TO-220 стоимость сырья составляет приблизительно 0,12 долл. США при текущих ценах на алюминий (2300 долл. США за тонну). С учетом резки, удаления заусенцев и анодирования себестоимость единицы при 1000 штук составляет 0,45 долл. США. При 50 000 штук она снижается до 0,28 долл. США благодаря автоматизированной резке и пакетному анодированию. Для стандартного размера TO-247 (20,0 мм x 15,0 мм x 30,0 мм) себестоимость единицы составляет 0,65 долл. США при 1000 штук и 0,40 долл. США при 50 000 штук. Штампованные альтернативы для TO-220 могут производиться по цене 0,18 долл. США при 100 000 штук, но требуют инвестиций в оснастку от 1500 до 3000 долл. США. Срок поставки BQUQ для стандартных экструдированных профилей составляет 3–5 дней для образцов, 10–12 дней для партий от 1000 до 5000 штук и 18–20 дней для 50 000 штук. Индивидуальные экструзионные матрицы стоят от 800 до 1200 долл. США и добавляют 15–20 дней к сроку поставки.

Практические рекомендации по выбору стандартного размера радиатора

Для применений TO-220 с рассеиваемой мощностью менее 10 Вт выбирайте радиатор шириной 19,0 мм и высотой 20,0 мм, который обеспечивает 15 °C/Вт при естественной конвекции. Для мощности от 10 до 20 Вт увеличьте высоту до 38,0 мм или перейдите на профиль шириной 25,0 мм, который дает 8 °C/Вт. Для приборов TO-247 с рассеиваемой мощностью от 20 до 40 Вт начните с профиля шириной 20,0 мм и глубиной 15,0 мм при высоте 30,0 мм, который обеспечивает 6 °C/Вт. Всегда проверяйте, чтобы монтажное отверстие было отцентрировано в пределах плоской поверхности с запасом не менее 2,0 мм с каждой стороны, чтобы предотвратить растрескивание кромок при затяжке винтов. Используйте TIM с теплопроводностью 1,0 Вт/(м·К) и толщиной 0,1 мм; это добавляет 0,5 °C/Вт, которые необходимо включить в ваш бюджет. Для сред с высокой вибрацией укажите радиатор с глубиной монтажного отверстия не менее 6,0 мм для TO-220 и 8,0 мм для TO-247, чтобы обеспечить полное зацепление резьбы винтов M3 и M3.5.

Часто задаваемые вопросы по выбору радиатора

В: Можно ли использовать радиатор для TO-220 с корпусом TO-247? О: Нет, лепесток TO-247 имеет ширину 20,0 мм по сравнению с 15,0 мм у TO-220, и расстояние между монтажными отверстиями другое. Использование меньшего радиатора оставит края лепестка без опоры, что вызовет неравномерное сжатие TIM и увеличение теплового сопротивления на 20–30%.

В: Какова минимальная высота стандартного радиатора для TO-220? О: Практический минимум составляет 10,0 мм, что обеспечивает 25 °C/Вт и выдерживает до 4 Вт при перепаде температур 100 °C. При меньшей высоте площадь поверхности ребер слишком мала для эффективности, а толщина основания 3,0 мм занимает большую часть профиля.

В: Как ориентация монтажа влияет на стандартный размер? О: При вертикальных ребрах и горизонтальном монтаже корпуса эффективность естественной конвекции улучшается на 10–15% по сравнению с горизонтальными ребрами. Если радиатор должен быть установлен с горизонтальными ребрами, увеличьте высоту на 20% или ширину на 15% для компенсации.

В: Какова стандартная глубина отверстия для монтажных винтов M3? О: Для экструдированных радиаторов стандартная глубина отверстия составляет 6,0 мм для M3 и 8,0 мм для M3.5, что соответствует длине винта 5,0 мм и 6,0 мм соответственно. Более глубокие отверстия (10,0 мм) доступны без дополнительной платы, но требуют минимальной толщины основания 12,0 мм.

В: Изменяет ли черное анодирование требуемый размер? О: Нет, покрытие не изменяет теплопроводность, но улучшает коэффициент излучения. При той же рассеиваемой мощности радиатор с черным анодированием может быть на 15% ниже по высоте по сравнению с прозрачным анодированием при естественной конвекции, поскольку излучение составляет 30% от общего теплообмена.

Заключение

Стандартный размер радиатора для корпусов TO-220 и TO-247 определяется механическими габаритами корпуса, требуемым тепловым сопротивлением для конкретного применения и выбранным производственным процессом. Для TO-220 профиль шириной 19,0 мм и глубиной 12,7 мм с высотой от 10,0 мм до 25,4 мм покрывает большинство применений мощностью до 15 Вт. Для TO-247 стандартом является профиль шириной 20,0 мм и глубиной 15,0 мм с высотой от 20,0 мм до 40,0 мм, выдерживающий до 40 Вт. Выбор правильного размера требует балансировки теплового бюджета с доступным пространством на плате и воздушным потоком, а объем производства определяет, является ли экструзия или штамповка оптимальным по стоимости решением. BQUQ производит эти стандартные профили более 20 лет с допусками по размерам ±0,10 мм и плоскостностью поверхности 0,05 мм, обеспечивая надежные тепловые характеристики в вашей сборке силовой электроники.

Для точного расчета размера радиатора на основе ваших конкретных значений рассеиваемой мощности и воздушного потока BQUQ предоставляет бесплатную инженерную поддержку с 12-часовым сервисом расчета стоимости. Отправьте ваши файлы проекта или требования на sc@bquq.com или свяжитесь с нами в WhatsApp по номеру +86 13713157787. Посетите www.bquq.com, чтобы загрузить чертежи стандартных профилей и таблицы тепловых характеристик.

Похожие Статьи

• Как прикрепить радиатор без винтов: руководство по термоклею
• Штампованные металлические радиаторы против литых под давлением: сравнение стоимости и качества
• Новый автомобиль энергии IGBT тепловыделение, радиатор надежность машиностроения, тепловые трубы и температурные пластины интегрированный радиатор, обработка поверхности и повышение теплового излучения: анодное окисление, черное покрытие и микро-нано структуры, графен / 3D-печать / интеллектуальное управление теплом: 2030 радиатор технологии дорожная карта