новости

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

Стандартный размер радиатора для корпусов TO-220 обычно составляет 19 мм в ширину, 12,7 мм в глубину и 10 мм в высоту с тепловым сопротивлением 15–25 °C/Вт при естественной конвекции, тогда как для корпусов TO-247 требуются более крупные радиаторы размером 40 мм × 25 мм × 15 мм с сопротивлением 5–10 °C/Вт. Для меньших корпусов, таких как TO-126 и D2PAK, стандартные размеры варьируются от 12 до 25 мм по ширине, однако правильный размер в конечном итоге зависит от рассеиваемой мощности, воздушного потока и максимально допустимой температуры перехода. В этой статье приведены точные стандарты размеров, эталонные значения теплового сопротивления и данные по стоимости, основанные на 20-летнем опыте производства методом CNC-обработки и штамповки компании BQUQ в Дунгуане, Китай.

Основы тепловых характеристик корпуса и определение размера

Размер радиатора не является произвольным; он определяется уравнением тепловой цепи: Tj = Ta + P × (Rθjc + Rθcs + Rθsa), где Tj — температура перехода, Ta — температура окружающей среды, P — рассеиваемая мощность, Rθjc — тепловое сопротивление переход-корпус, Rθcs — сопротивление корпус-радиатор, а Rθsa — сопротивление радиатор-окружающая среда. Для TO-220 с Rθjc 3 °C/Вт при рассеивании 10 Вт и температуре окружающей среды 25 °C радиатор должен обеспечивать Rθsa ниже (125 - 25)/10 - 3 - 0,5 = 6,5 °C/Вт. Это соответствует стандартному экструдированному алюминиевому радиатору шириной 38 мм, высотой 25 мм и глубиной 12 мм с толщиной основания 6 мм. Для TO-247 большая площадь контактной пластины (15,9 мм × 9,9 мм по сравнению с 12,7 мм × 6,6 мм для TO-220) позволяет достичь Rθjc 0,6 °C/Вт, что означает, что для тех же 10 Вт требуется радиатор с сопротивлением всего 8–12 °C/Вт, примерно 25 мм × 15 мм × 10 мм.

Стандартные размеры для TO-220, TO-247, TO-126 и D2PAK

В следующей таблице приведены стандартные производственные размеры радиаторов BQUQ для распространенных дискретных корпусов. Они основаны на стандартах регистрации JEDEC и нашей 20-летней производственной базе данных, насчитывающей более 5000 индивидуальных конструкций радиаторов.

Для TO-220 наиболее распространенным стандартом является радиатор с клипсовым креплением размером 19,0 мм × 12,7 мм × 10,0 мм с монтажным отверстием Ø3,2 мм, расположенным по центру на расстоянии 2,54 мм от края. Этот размер обеспечивает 18 °C/Вт при повышении температуры на 75 °C и стоит $0,12–$0,25 при заказе от 10 000 штук. Для TO-247 стандартный радиатор имеет размер 40,0 мм × 25,0 мм × 15,0 мм с отверстием Ø3,5 мм и основанием 8,0 мм, обеспечивая 6 °C/Вт при повышении температуры на 75 °C, по цене $0,35–$0,60 за единицу. Радиаторы для TO-126 меньше, обычно 15,0 мм × 10,0 мм × 8,0 мм, с сопротивлением 25 °C/Вт по цене $0,08–$0,15. Радиаторы для D2PAK обычно представляют собой SMD-монтируемые алюминиевые пластины размером 30,0 мм × 18,0 мм × 10,0 мм с тепловым сопротивлением 15 °C/Вт.

Влияние материала и финишной обработки на размер

Алюминий 6063-T5 является стандартным материалом для 90% стандартных радиаторов благодаря теплопроводности 201 Вт/м·К и простоте экструзии. Медь используется только в случаях, когда пространство критично, поскольку она обеспечивает 385 Вт/м·К, но стоит в 3–4 раза дороже и весит в 3,3 раза больше. Черное анодирование (MIL-A-8625 Type II, толщина 18–25 мкм) повышает степень черноты с 0,04 до 0,85, снижая тепловое сопротивление на 15–25% при естественной конвекции. Это означает, что радиатор для TO-220 может быть на 10% меньше при черном анодировании. BQUQ применяет допуск 0,05 мм на все монтажные поверхности с плоскостностью в пределах 0,03 мм на каждые 25 мм для обеспечения оптимального теплового контакта. Для сред с высокой вибрацией мы рекомендуем процесс расклепки или обжимки штампованных ребер, который добавляет 0,5 мм к толщине основания без увеличения внешнего размера.

Допуски производственных процессов и стоимость в зависимости от объема

Метод производства определяет достижимые допуски и цену за единицу. Экструдированные радиаторы имеют допуск поперечного сечения ±0,15 мм, тогда как CNC-обработанные радиаторы достигают ±0,02 мм. Штампованные радиаторы, изготовленные из алюминиевого листа толщиной 1,5–3,0 мм, сохраняют допуск ±0,10 мм, но ограничены формами с коэффициентом вытяжки 2:1. CNC-обработка BQUQ обеспечивает наиболее жесткие допуски для радиаторов TO-247 с ребрами различной высоты, но по более высокой цене. Например, экструдированный радиатор TO-247 размером 40 мм стоит $0,40 при заказе 1000 единиц и $0,28 при 50 000 единиц, тогда как CNC-обработанная версия стоит $2,50 при 100 единицах и $1,20 при 5000 единицах. Штампованные радиаторы TO-220 являются самыми дешевыми — $0,10 при 100 000 единиц, но требуют инвестиций в оснастку в размере $1500.

Проверка тепловых характеристик с реальными данными

BQUQ использует стандартизированную испытательную установку с термопарой, встроенной в контактную пластину корпуса, и камерой с неподвижным воздухом при 25 °C для измерения Rθsa. Для стандартного радиатора TO-220 размером 19 мм × 12,7 мм × 10 мм мы измерили 18,5 °C/Вт при рассеивании 5 Вт, что возрастает до 22,0 °C/Вт при 15 Вт из-за снижения эффективности конвекции. Тот же радиатор при принудительном воздушном потоке 200 LFM снижает сопротивление до 6,5 °C/Вт. Для радиатора TO-247 размером 40 мм × 25 мм × 15 мм естественная конвекция дает 5,8 °C/Вт, а принудительный воздух при 300 LFM снижает его до 1,9 °C/Вт. Эти измерения подтверждают, что для приложения мощностью 10 Вт с TO-220 требуется радиатор шириной 38 мм (не 19 мм) для поддержания повышения температуры корпуса на 75 °C, тогда как для приложения мощностью 20 Вт с TO-247 достаточно стандартного радиатора 40 мм. Всегда делайте запас 20% для высот более 1500 метров из-за сниженной плотности воздуха.

Советы в формате FAQ по выбору правильного стандартного размера

Вопрос: Можно ли использовать радиатор для TO-220 с устройством в корпусе TO-247? Ответ: Нет. Контактная пластина TO-247 имеет ширину 15,9 мм против 12,7 мм у TO-220, поэтому радиатор для TO-220 оставит края пластины открытыми, увеличивая Rθcs на 40% и создавая риск теплового разгона при мощности выше 15 Вт. Для TO-247 используйте радиатор шириной 40 мм.

Вопрос: Какова минимальная толщина основания для штамповки? Ответ: Для штампованного алюминиевого радиатора основание должно быть не менее 1,5 мм, чтобы избежать разрывов. Для CNC-обработки минимум составляет 2,0 мм для предотвращения деформации на радиаторах шире 30 мм. Мы рекомендуем 3,0 мм для TO-220 и 5,0 мм для TO-247 в качестве стандарта.

Вопрос: Как рассчитать точный размер для моей мощности? Ответ: Используйте уравнение Rθsa = (Tj_max - Ta - P×(Rθjc + Rθcs)) / P. Для TO-220 с Tj_max=125 °C, Ta=50 °C, P=8 Вт, Rθjc=3 °C/Вт, Rθcs=0,5 °C/Вт требуется Rθsa=(125-50-8×3,5)/8 = 3,9 °C/Вт, что требует радиатора размером 50 мм × 30 мм × 20 мм.

Вопрос: Влияет ли ориентация ребер на стандартный размер? Ответ: Да. Вертикальные ребра (направленные вверх) улучшают естественную конвекцию на 30% по сравнению с горизонтальными. Наши стандартные радиаторы рассчитаны на вертикальную ориентацию ребер; если вам необходимо горизонтальное крепление, увеличьте ширину на 20% или выберите радиатор с площадью поверхности ребер на 20% больше.

Вопрос: Какова разница в стоимости между индивидуальными и стандартными размерами? Ответ: Индивидуальные экструзионные пресс-формы стоят $800–$2000 и требуют минимального заказа 500 кг. Индивидуальная CNC-обработка не требует затрат на оснастку, но добавляет $0,50–$2,00 за единицу. Для объемов менее 5000 единиц всегда выбирайте стандартный размер, чтобы избежать амортизации оснастки.

Заключение и практические рекомендации

Для большинства применений выбирайте стандартный радиатор TO-220 размером 19 мм × 12,7 мм × 10 мм для мощности до 5 Вт, радиатор 38 мм × 25 мм × 15 мм для 5–15 Вт и радиатор TO-247 размером 40 мм × 25 мм × 15 мм для 10–30 Вт. Всегда проверяйте, что схема монтажных отверстий соответствует корпусу (шаг 2,54 мм для TO-220, 5,08 мм для TO-247) и что плоскостность основания находится в пределах 0,03 мм. Если температура окружающей среды превышает 50 °C или вы работаете на высоте более 1500 метров, увеличьте размер радиатора на одну стандартную ступень. Для производственных объемов свыше 10 000 единиц экструдированный алюминий с черным анодированием обеспечивает наилучшее соотношение цены и производительности, тогда как CNC-обработка оправдана для низкообъемных конструкций с высокими требованиями к надежности, требующих допусков ±0,02 мм.

Компания BQUQ произвела более 50 миллионов радиаторов для корпусов TO-220 и TO-247 с 2004 года, с уровнем брака ниже 0,1% и 100% контролем размеров каждой партии. Наша инженерная команда может порекомендовать оптимальный стандартный размер или разработать индивидуальный радиатор с тепловым моделированием в течение 24 часов. Для бесплатной тепловой оценки ваших требований по рассеиванию мощности отправьте спецификации вашей схемы и механические ограничения. Мы предоставляем услугу расчета стоимости в течение 12 часов с бесплатной обратной связью по DFM. Свяжитесь с нашим инженерным отделом по адресу sc@bquq.com или через WhatsApp по номеру +86 13713157787, или посетите www.bquq.com, чтобы загрузить наш каталог стандартных радиаторов с полными 2D-чертежами и тепловыми кривыми.

Похожие Статьи

• Как прикрепить радиатор без винтов: руководство по термоклею
• 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
• Реконструкция аппаратного теплоотвода при проникновении ИИ-сервера с жидкостным охлаждением: холодная пластина, микроканал и двухфазный поток