Большой радиатор на одноплатник

Как конструктор плат, могу пояснить: мы/я просто используем для этого внутренний слой с «земляной/корпусной» сплошной заливкой, который в многослойке присутствует всегда. Мощный термопад на элементе сквозь массивчик переходных отвестий на контактной площадке просто рассеивает тепло в этот экран. Если с другой стороны корпусов/дорог нет - организовываем медную блямбу на другой стороне на внешнем слое, чтоб тепло лучше улетало.

Это если по правильному. Напоминаю - эффективность внутреннего слоя как рассеивателя, заметно ниже открытого полигона. Начиная с того, что на многоногих бга без сплошного пятака меньше площадь передачи тепла в слой, а сам тонкий внутренний слой передает тепло в стороны несравнимо хуже толстой железки. Взглянуть же на какой-нибудь «апельсиновый» продукт китаепрома - там и с другой стороны под процессором никакими блямбами не пахнет - там волосы сигнальной разводки и навеска согласующих резисторов-конденсаторов. В таких условиях все надежды переходят на радиатор, а если его нет - имеем то, что имеем на одноплатниках - раскаленный процессор при холодной плате.

Во всяких младших китайских нюках, спроектированных гораздо правильнее, сразу под закрытый металлический корпус, получаем условия гораздо лучше и имеем минимальную разницу, типа датчик температуры ядра показывает 48, а корпус имеет градусов 40. Остальным деталькам на плате в этом промежутке на нагрев плевать, даже если там есть локальные максимумы-минимумы.

Очень странные рассчеты.

Ну что получилось. Паяльник сам много тепла рассеивает, лучше попробовать SQP резистором погреть, поизмерять. Где-то были обрезки листа Д16. А старые диоды, типа 206 и около имели один из выводов болтом с гайкой и требование обеспечить температуру корпуса 85 градусов, чтобы 5 Ампер выдать. Но при этом как-то работали какой-то небольшой ток могли пропускать и при 130 градусах корпуса.

Если взять даташит на современный выпрямительный мост D20XB60, то при работе без радиатора они там закладывают температуру корпуса равную температуре кристалла - 150 градусов, ток 3,5А (при воздухе не более 25 градусов) и тепловыделение 5 Вт. Мне было лень высчитывать точную площадь корпуса, я её оценил в 0,00165 кв.м (не учёл отверстие, ножки. Коэфф. теплоотдачи 20 Вт/кв.мК, получил 4.1 Вт. Как-бы более менее с заявлеными 5Вт совпадает.

Ваша задача - охлаждать процессор до приемлемых величин.

Это то понятно, но для SoC (надо, конечно, уточнить) обычно закладывают граничную температуру 80 градусов, а, например, на Orange Pi 4 LTS поставили гигабитный чип YT8131C, который при передаче выделяет 0,5Вт, и при этом рабочие температуры 0..70. В это семействе есть другие чипы с -40..+85, что наталкивает на мысль, что это 8131C — отбраковка, не прошедший тестирование при +85 и может ему вобще при 68 градусах поплохеет. И под радиатор ещё и не измериешь что там с такими чипами происходит, термопар 0,1 мм у меня нет, а на встроенном датчике температуры производитель экономит.

Вобщем то я особо по этому поводу не переживаю, просто жую свои мысли и сплю спокойно. Какие-то радиаторы на алике заказал, посмотрю.

Если взять даташит на современный выпрямительный мост

Можете глянуть даташиты на радиаторы. Иногда там указывается эффективность для естественной конвекции при типовых нагрузках. Для приблизительно соответствующих по площади пластинок несложной формы 5см х 2.5см с загнутыми краями приводится 25 градусов на 4 ватта. То есть грубо говоря, пятью ваттами вы вряд ли нагреете пластину 7 на 8 больше чем на 25-30 градусов, даже конструктивно одностороннюю.

просто жую свои мысли и сплю спокойно. Какие-то радиаторы на алике заказал, посмотрю.

Самое простое и верное - поэкспериментировать не заморачиваясь даже такими мыслями )

приводится 25 градусов на 4 ватта.

Киньте ссылку, или хотя бы название радиатора, их, блин, сложно гуглить, везде упор на геометрические размеры, а тепловые данные обрезаны и непонятно для каких условий приводится R.

Вот здесь https://elektrolife.ru/teoriya/radiatory-dlja-moshhnyh-tranzistorov-otvod-tep... насчитали для радиатора площадью 92 кв.см тепловое сопротивление в 18,3 °C/Вт (для естественой конвекции) и получили:

Т.е. на таком радиаторе при разнице температур радиатор-окружающая среда в 70°C можно рассеять почти 4 Вт мощности без принудительной вентиляции.

Это заметно хуже того, что я насчитал. Хотя там ниже приводится график, где для 4 Вт и 70°C перепада нужно 50 кв.см, а для 5 Вт и 60°C нужно 80 кв.см.

пора уже закапывать эту арм печку и переходить на энергоэффективный risc-v

Это если по правильному

База)

пора уже закапывать эту арм печку и возвращаться на энергоэффективный x86

фтфы

Киньте ссылку, или хотя бы название радиатора

Кажется смотрел что-то из wakefield, там был здоровенный дш на пару десятков моделей радиаторов разной формы.

насчитали для радиатора площадью 92 кв.см тепловое сопротивление в 18,3 °C/Вт (для естественой конвекции) и получили:

Очень странно насчитали. 18 °C/Вт это примерно соответствует простенькому распространенному радиатору в виде корытца, согнутого из пластинки два на четыре см.

Посмотрел wakefield, даташит нашёл, но как-бы не полный, нет первых страниц. Там, иногда, дают разъяснение к приводимым цифрам, может их на какой коэф. умножать нужно. Посмотрел разные «простые» радиаторы. Странно, что для многих пишут монтаж вертикальный/горизонтальный, но параметры рассеиваемой мощности не меняются. Что ещё странно, что у них графики загнуты вниз, то есть чем больше перепад температуры, тем меньше мощность на каждый градус перепада. Вроде как должно быть наоборот, чем больше перепад, тем больше коэф. теплоотдачи и больше поток излучением, то есть график должн вверх немного загибаться.

Посмотрел 242-125ABE-22 и 232-200AB. Края там под 45 градусов загнуты, я их мысленно распрямил и получил такие размеры плоских пластин толщиной 1,3 мм.

242-125ABE-22 — 32x25 мм, 17,5 кв.см. Они дают 2Вт при 48°C перепада, получается у них коэф. теплоотдачи 24 Вт/кв.мК

232-200AB — 50x40 мм, 42,3 кв.см. Они дают 4Вт при 48°C перепада, получается у них коэф. теплоотдачи 20 Вт/кв.мК

Мне не совсем понятно, откуда у них 20 или тем более 24 Вт/кв.м*К, может принимается, что снизу холодная печатная плата и тепло туда через крепление уходит, может транзистор крепят пружинной лапкой и это ещё площадь рассеивания. А может в те цифры для простоты расчёта ещё засунто тепло, уходящие от транзистора через ножки.

Но если пересчитать мои 56 кв.см, 5Вт, для 20 [Вт/кв.м*К] получим не 60°C, а 45°C, всё одно прилично.

Странно, что для многих пишут монтаж вертикальный/горизонтальный, но параметры рассеиваемой мощности не меняются.

Это очень приблизительные цифры для «типовых применений», плюс-минус валенок. Как и все, что касается теплообмена )

Но если пересчитать мои 56 кв.см, 5Вт, для 20 [Вт/кв.м*К]

Смутно вспоминается что все-таки при такой площади-мощности должно быть меньше 10.

получим не 60°C, а 45°C, всё одно прилично

Эти самые 5 ватт будут уходить и через корпус, и через щели, и через крепления платы, и даже через разъемы-провода. В этом прелесть малогабаритных конструкций. Вот у меня рядышком маленький нюк коптит ватт на 10-15 потребления, потрогал - у него и воткнутые юсб джеки тепленькие, ненамного холоднее корпуса.

и даже через разъемы-провода

Да, я про это думал, надо срочно патентовать большой USB type-A вилка (plug) с радиатором для улучшения охлаждения одноплатного компьютера, ну и до кучи RJ45 с жидкостным охлажением :)

Вот вы смеетесь, а я видел у коллег разведенную ими плату - охлаждающий пятак от гигабитного чипа они вывели под эзернетовское гнездо, так что оно оказалось одним из самых нагретых мест на плате )

Апну тему, хотя может лучше создать отдельную.

Увидел такой корпус https://www.ozon.ru/product/dvozvo-alyuminievyy-korpus-dlya-raspberry-pi-5-pi... .

И там непонятное мне решение — плата целиком нижней стороной укладывается на термопрокладку. Но там у RPi 5 куча мелких деталек — конденсаторы, резисторы. С одной стороны, прокладка не особо достанет до платы, с другой будет механическое давление на конденсаторы. А может она ещё потом прилипнет и при вытаскивании платы оборвёт smd-элементы. Такие решения вобще допустимы, где-то применяются, имеют смысл?

Там нижняя термопрокладка есть только на схематичном рисунке. На видео при монтаже клеятся только верхние. В комплектации упомянуты пять термопрокладок, все они использованы для чипов сверху. Так что видимо страхи необоснованы )

PS. Если вас интересует больше (не)корректность подобного решения, то конечно оно хреновое по всем названным вами причинам. Однако нечто отдаленно схожее применялось в неразборной технике, типа авиационной - плата в корпусе заливалась теплопроводящей смолой, разновидностью эпоксидки. Залил и забыл на весь ресурс работы )

Про компануд я в курсе, там всё хорошо, кроме ремонтопригодности. И, то что некоторые компаунды вобще ничем не растворяются, некоторые растворяются спец. жидкостью от производителя компаунда я тоже слышал.

Компаунд, он не только теплоотвод улучшает, но и механически защищает, но здесь на вид обычная термопрокладка. Непонятно, почему там на видео это прокладки нет, возможно, ей корпус стали доукомплектовывать позже, после снятия видео. Но у этого производителя есть ещё две модели: https://www.ozon.ru/product/dvozvo-korpus-raspberry-pi-5-s-ventilyatorom-bron...

https://www.ozon.ru/product/dvozvo-ice-tower-plus-dlya-raspberry-pi-5-alyumin...

В одном случае видео нет, только схема сборки, но вполне чёткая с установкой прокладки под PCB, а в другом и видео есть, на вид обычная силиконовая термопрокладка.

Дичь какая-то, корпуса, чтобы угробить плату. Я думал, что я может что пропусил и появились термопрокладки из ваты из оксида берилия или ещё что...

Полагаю, что если под плату идет толстый более-менее качественный силикон, то там и механические нагрузки на элементы будут минимальные, и ремонтопригодность не особо пострадает. Даже 5мм силикона будет лучше воздушной прослойки проводить

Ну, силиконовая термопрокладка ведь прикипеть может, причём непредсказумо/неравномерно, ЕМНИП. Можно забыть прогреть низ перед снятием платы и какую-нибудь мелочёвку оторвать.

И площадь контакта прокладки с платой будет небольшая, каждый конденсатор будет образовывать небольшой воздушный мешок, силикон ведь так не прожмётся?

Просто если так можно делать, мне тогда вобще проще одноплатник к большому листу дюраля прижать через прокладку, и теплоотвод и всякие дополнительные элементы будет к чему прикручивать...

Ну, силиконовая термопрокладка ведь прикипеть может, причём непредсказумо/неравномерно, ЕМНИП. Можно забыть прогреть низ перед снятием платы и какую-нибудь мелочёвку оторвать.

Ее можно не клеить. Прижал и все, или приклеил только к корпусу. Опять же все зависит от качества силикона. Нужен опыт эксплуатации.

И площадь контакта прокладки с платой будет небольшая, каждый конденсатор будет образовывать небольшой воздушный мешок, силикон ведь так не прожмётся?

Читал отзывы на али, народу в основном нравится, что силикон достаточно мягкий. Так что даже с мешками вокруг деталек будет хотя бы от остальной части платы отводить.

Просто если так можно делать, мне тогда вобще проще одноплатник к большому листу дюраля прижать через прокладку, и теплоотвод и всякие дополнительные элементы будет к чему прикручивать…

Ну и отлично ) Если поэкспериментируете - напишите отзыв )

(хотя все равно для эффективности желателен и верхний отвод с чипов, кто знает насколько грамотно плата разводилась и сколько тепла пойдет в плату, а сколько будет пыхать от корпуса чипа)