|
Необходимый размер радиатора для ШИМ модулятора
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2025-Янв-02, 23:10 | Сообщение # 1 |
 опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 633
Статус: Offline
| Дошли руки провести этот тест. Изначально не предполагал, что у ШИМ модулятора такой высокий КПД, поэтому систему охлаждения сделал как и для передатчика: медная шина, на неё посажены транзистор и диод, а на шину прикручен компьютерный кулер. Во время тестов тепловизор вообще не фиксировал нагрев транзистора, поэтому решил убрать массивный кулер и посмотреть, что будет.
1. Размер медной шины. Толщина 4мм, ширина 5см, длина 12см. То есть, суммарная площадь охлаждения с двух сторон 120кв.см. При этом, следует учитывать, что пластина лежит горизонтально на плате, поэтому естественная конвекция очень плохая.
2. Модулятор делал для передатчика класса Е (ЕШ), у которого среднее сопротивление 30Ом. К модулятору же подключил двухкратную по мощности нагрузку в 15Ом. Две группы резисторов по 25Ом и 40Ом. А чтобы они не сгорели, опустил их в ведро с холодной водой:
3. На модуляторе сначала выставил скважность 95%, чтобы подать на резисторы максимальное питающее напряжение. Затем повышал силовое напряжение. Остановился на 90В, т.к. от резисторов шли уже такие же бульки, как и от промышленного кипятильника)). 100В побоялся подавать, т.к. даже в воде могли уже сгореть.
Сигнал на выходе модулятора до ФНЧ:
Потребление от блока питания 90В, 5.41А, почти 500Вт:
Нагрев через 20 минут теста:
P0 - 50 градусов, выходной транзистор модулятора
P1 - 88 градусов, константановый резистор 0.1Ом, тестовый токовый шунт защиты. Это, кстати подтверждение моделирования и теории, что 0.1Ом будет слишком сильно греться, и от частого приём/передача, остывание/нагрев его ножки быстро расшатают припой. 2 страница, с 28 сообщения: https://radiorubka.at.ua/forum/12-209-2
P2 - 62 градуса, это быстродействующий плавкий предохранитель на 8А для видеокарт и его панелька. Греется заметно, не нравится мне это... Брал тут: https://aliexpress.ru/item/1005004210486564.html Панелька и сам предохранитель не магнитятся, то есть железа там нет.
P3 - 40 градусов, это шунтирующие керамические конденсаторы, припаянные параллельно токовому резистору 0.1Ом, для снижения шума.
P4 - 40 градусов, альсифер дроссели ФНЧ модулятора.
В следующем сообщении продолжу.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2025-Янв-02, 23:22 | Сообщение # 2 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 633
Статус: Offline
| Теперь снизил скважность с 95% до 75%. То есть, выбрал примерно рабочую, усреднённую нагрузку модулятора. При этом, нагрузка всё та же, 15Ом, то есть, двухкратное превышение от рабочей.
1. Сигнал на выходе модулятора до ФНЧ:
2. Потребляемая мощность, 90В, 3.34А, 300Вт:
3. Нагрев через 20 минут тестов:
Датчики обновлял, поэтому некоторые поменялись местами.
P0 - 48 градусов, выходной транзистор модулятора
P2 - 46 градусов, быстродействующий плавкий предохранитель на 8А и его панелька, нагрев уже нормальный, хотя, всё равно не нравится, что при рабочем режиме панелька с предохранителем греются.
P3 - 41 градус, альсифер дроссели ФНЧ модулятора
P1 - 71 градус, 0.1Ом константановый резистор токового шунта
P4 - 39 градусов, керамические конденсаторы, параллельно 0.1Ом резистору.
Итог.
Для нагрузки в качестве передатчика мощностью 500Вт будет достаточно радиатора площадью 120кв.см. 50 градусов - это отлично. Даже можно меньшую площадь радиатора взять. Только, само собой для реальной работы ставить его вертикально, и чтобы рёбра были для увеличения площади.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2025-Янв-02, 23:43 | Сообщение # 3 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 633
Статус: Offline
| Дней через 10 приедут вот такие радиаторы https://aliexpress.ru/item/33000737756.html
Да, они из алюминия, а не меди, и тоньше в 2 раза, чем 4мм медная шина. Однако, общая площадь всех рёбер около 257кв.см, что в 2 раза выше, чем у медной пластины. Транзистор модулятора не очень быстро нагревается, поэтому, думаю такой радиатор будет охлаждать не хуже медной шины.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2025-Янв-09, 14:47 | Сообщение # 4 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 633
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 (  )
Приехали. Заказывал два типа, каждый с 3 отверстиями, один 76х45, другой 76х80.
Мелкий, 76х45 (зажигалка для размера)
И такой же по ширине, но с высотой 80мм. (слева от него мелкий, 45мм высотой)
Все размеры и размеры всех отверстий совпадают с размерами, указанными на сайте.
Для модулятора на ногу затвора нужно вешать ферритовую бусину, чтобы снизить ВЧ пульсации. На обоих радиаторах посадочные места сделаны так, что при использовании ТО-247 транзисторов, радиатор не получится впритык поставить на плату, иначе ферритовая бусина не налезет:
Решений два. Или между платой и радиатором поставить латунные стойки от 6мм высотой (в зависимости от длины ферритовой бусины), либо сверлить в радиаторе отверстие и нарезать резьбу под транзистор чуть выше того отверстия, что есть. Буду делать 1 вариант.
Теперь тестирование теплоотдачи.
Моделирование ШИМ модулятора очень точное и совпадает с реальностью, поэтому нет смысла ставить пока на радиатор действующие транзистор и диод, просто неохота пока всю плату отпаивать от шасси. Сделаю это потом, когда приедет плата, разработанная под этот радиатор. Пока же - просто прикрутил через термопасту 50Вт резистор 100Ом и нагревал его до температуры, какая будет у транзистора в реальной работе.
При 1кВт нагрузке на транзисторе будет выделяться около 10Вт тепла:
При 600Вт нагрузке около 5Вт
В следующем сообщении продолжу.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2025-Янв-09, 14:55 | Сообщение # 5 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 633
Статус: Offline
| Как тестировал.
1. Мелкий радиатор.
Подал на резистор 31В, чтобы на нём выделялось в тепло 10Вт.
Нагрев резистора и радиатора через 20 минут:
Резистор 70 градусов, радиатор 64 градуса.
Затем снизил напряжение до 24В, чтобы сымитировать нагрев до 5-6Вт тепла
Нагрев резистора и радиатора через 20 минут:
Резистор 58 градусов, радиатор 55 градусов.
Вывод.
Мелкий радиатор подходит для пассивного охлаждения ШИМ модулятора, работающего на частоте 88кГц при 1кВт нагрузке в передатчике. При этом, нужно учитывать, что 1кВт это несущая, если вы просто выставите на ШИМ модуляторе скважность 97%. В реальной же работе, когда будет звук, музыка, нагрев естественно будет заметно меньше. Плюс ШИМ модулятор наверняка у всех будет стоять внутри корпуса, который дополнительно будет вентилироваться кулером на вытяжку.
В следующем сообщении тест большого радиатора.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2025-Янв-09, 15:06 | Сообщение # 6 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 633
Статус: Offline
| Большой радиатор. Тест такой же.
Сначала 10Вт тепла, нагрев через 20 минут:
Нагрев резистора 64 градуса, радиатора 57 градусов.
Теперь 6Вт, через 20 минут:
Нагрев резистора 51 градус, радиатора 46 градусов.
И, ради интереса, нагрев радиатора в разных точках:
Общий итог.
КПД у ШИМ модулятора очень высокий, поэтому, если ваш передатчик на 1кВт, для нормального охлаждения транзистора модулятора хватит и мелкого радиатора. Если же внутри корпуса позволяет место, то, лучше поставить высокий. Он снизит нагрев примерно на 5-8 градусов, по сравнению с мелким.
Частота ШИМ тоже влияет на нагрев, но, не особо сильно. Например, при тестах выше, на частоте ШИМ 88кГц и 1кВт нагрузке, выделение тепла на транзисторе около 10Вт. Если частоту ШИМ поднять до 150кГц, то нагрев увеличится до 12.5Вт
В общем, как приедет плата последнего варианта модулятора, установлю радиатор на неё и проверю уже окончательно в реальной работе нагрев транзистора.
|
| |
| |
| shwonder | Дата: Четверг, 2025-Янв-09, 17:53 | Сообщение # 7 |
 просветленный
Группа: Модераторы
Сообщений: 3296
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) при использовании ТО-247 транзисторов, радиатор не получится впритык поставить на плату
- поднять задницу и взять сверло 2.5мм , метчик М3, шуруповерт - 10 сек
- разметить место под транзистор и накернить - 8 сек
- поставить сверло и просверлить - 15 сек
- снять сверло поставить метчик -10 сек
- нарезать резьбу - 10 сек
и ничего не надо
|
| |
| |
|
