1) INTRODUZIONE

Per il corretto funzionamento dei dispositivi a semiconduttore, è necessario non superare la massima temperatura di giunzione (Tj) stabilita dal fabbricante dei dispositivi.
In genere i dispositivi, nello stato in cui vengono forniti dai fabbricanti, non possono essere sfruttati alla loro piena potenza poiché si supererebbero i limiti consentiti per Tj e con conseguente distruzione della giunzione.
Al fine di non eccedere i limiti di cui sopra occorre pertanto utilizzare dei “Dissipatori” che, sottraendo calore al dispositivo e trasferendolo all’ambiente circostante, abbassano la temperatura di funzionamento del dispositivo e pertanto impediscono alla sua giunzione di superare il limite massimo ammesso.

Come è noto la trasmissione di calore da un corpo a un altro può avvenire con tre diverse modalità:

  • Conduzione
  • Convezione
  • Irraggiamento

 

Poiché la CONDUZIONE è la modalità che consente il miglior trasferimento di calore, è conveniente che il dispositivo semiconduttore sia saldamente collegato al dissipatore. Peraltro, poiché il dissipatore è normalmente installato in aria libera, il suo calore viene poi dissipato verso l’esterno per mezzo della CONVEZIONE (naturale o forzata) e dell’IRRAGGIAMENTO.Un altro importante parametro che influisce sulla trasmissione del calore è la conducibilità termica del materiale di cui è costituito il dissipatore.
Tenendo conto del rapporto prestazioni-prezzo il materiale più conveniente è l’alluminio. Considerando quanto sopra si ha perciò che le prestazioni termiche di un dissipatore dipendono dai seguenti parametri:

  • materiale
  • dimensioni
  • forma
  • colore
  • finitura superficiale (Irraggiamento)
  • condizioni di ventilazione
  • posizione di montaggio
  • posizione di montaggio del carico

 

Le prestazioni di un dissipatore si misurano con la sua Resistenza Termica (Rth)

Rth = Δ TW

 

Rth è la sopraelevazione di temperatura (ΔT) in gradi centigradi causata dalla applicazione della potenza di un Watt.
Poiché non esistono norme specifiche per la determinazione della Rth, i valori riportati a catalogo derivano da prove di laboratorio effettuate in condizioni simili a quelle che si presentano nell’uso pratico.

I dati di catalogo consentono pertanto di effettuare la scelta del dissipatore e una prima valutazione del suo funzionamento.
Si consiglia sempre di effettuare una verifica pratica nelle condizioni reali e più gravose di utilizzazione per tenere conto di tutti i parametri che possono influenzare la trasmissione del calore nell’applicazione specifica.

 

2) SCELTA DEL DISSIPATORE

Per scegliere un dissipatore occorre conoscere i seguenti parametri:

  • Potenza massima dissipata dal dispositivo semiconduttore (Watt)
  • Temperatura massima consentita per la giunzione del dispositivo e sua resistenza termica
  • Massima temperatura ambiente
  • Tipo di flusso di aria in corrispondenza del dissipatore

 

La formula base è:

1)    Rtja = Rtjc + Rtcd + Rth

 

dove:

Rtja è la resistenza termica totale giunzione-ambiente
Rtjc è la resistenza termica giunzione-case (fornita dal fabbricante)
Rtcd è la resistenza termica case-dissipatore (dovuta al contatto tra dispositivo e dissipatore, in particolare a fogli isolanti o grasso interposti)
Rth è la resistenza termica del dissipatore ricavata da catalogo

 

La seconda formula da usare è:

2)   Rtja = Tjm – TaP

dove: Tjm è la massima temperatura della giunzione accettata dal progettista dell’apparecchiatura (in prima istanza è quella fornita dal fabbricante del semiconduttore).
Ta è la massima temperatura ambiente.
P è la potenza da dissipare in Watt.

 

Dalla 2) si ricava Rtja che sostituita in 1) permette di trovare 1) Rth:

 Rth = Rtjc – Rqtc – Rtcd

Questa è la massima resistenza termica consentita per il dissipatore.

 

Esempio

Dati di partenza:
Tipo di semiconduttore = T03
Tj max = 150 °C
Ta max = 50 °C
P da dissipare = 5W
Convezione = naturale
Rtl = 1° C/W
Rtcd = 0,1° C/W

 

2)   Rtja = Tjm – TaP = Rtja max = 150 – 505 = 20° C/W

 

1)         Rtja = Rtjc + Rtcd + Rth  da cui si ricava  Rth = Rtja – Rtjc – Rtcd

Rth max = Rtja max – Rtjc – Rtcd  =  20 – 1 – 0,1  =  18,9° C/W max valore ammesso.

 

Il dissipatore Tipo S 17 è in grado di soddisfare i requisiti richiesti poiché presenta una Rth = 16 °C/W che è inferiore a 18,9 (max valore ammesso).

 

3) CONDIZIONI DI MISURA

I valori della resistenza termica dei dissipatori sono ricavati attraverso prove di laboratorio effettuate nelle seguenti condizioni:

  1. Dissipatore anodizzato nero opaco
  2. Montaggio verticale in aria libera con convezione naturale
  3. Sorgente di calore posizionata in un’area centrale del dissipatore
  4. Contatto diretto tra sorgente di calore e dissipatore con interposizione di grasso termico
  5. Misura della temperatura del dissipatore immediatamente sotto alla zona dove è applicato il carico
  6. Misura della temperatura ambiente a 1 m di distanza dal dissipatore in prova

Per la rivelazione delle temperature vengono usate termocoppie di tipo puntiforme a bassa inerzia termica posizionate a stretto contatto col dissipatore.
Il dissipatore viene collocato in un ambiente con aria ferma, a temperatura costante e controllata, viene appeso a un supporto in modo da non essere a contatto con nessun oggetto tale da perturbare la trasmissione del calore verso l’ambiente.

 

4) FINITURA SUPERFICIALE

La finitura superficiale del dissipatore influenza principalmente la dissipazione per irraggiamento.
I dati riportati si riferiscono a dissipatori ossidati neri opachi.
Nel caso di superfici lucide o grezze l’efficienza del dissipatore si riduce  e la resistenza termica aumenta del 10 %.

 

5) VENTILAZIONE

Passando dalla convezione naturale alla convezione forzata si ha un miglioramento delle prestazioni del dissipatore e la resistenza termica varia come descritto in Fig. 1.

 

6) LUNGHEZZA  DEL DISSIPATORE

La resistenza termica cala all’aumentare della lunghezza ma non in modo lineare. Un tipico andamento è riportato in Fig. 2.

 

7)  SOPRAELEVAZIONE DI TEMPERATURA

La resistenza termica cala con l’aumentare della sopraelevazione di temperatura rispetto all’ambiente esterno. Durante i test  di laboratorio si considerano sopraelevazioni di 60° C e con una temperatura ambiente di 25° C.
La variabilità di Rth con la sopraelevazione di temperatura varia inoltre da un profilo all’altro e pertanto non è possibile dare indicazioni precise circa l’influenza di questo parametro.

 

Dati tecnici VENTILAZIONE - LUNGHEZZA DEL DISSIPATORE

 

8) MONTAGGIO DEL DISSIPATORE

La posizione di montaggio influenza la resistenza termica del dissipatore.
Il montaggio più efficiente è quello con alettatura  verticale, qualunque altro posizionamento è peggiorativo.
In particolare per il montaggio orizzontale si deve considerare un
aumento di Rth del 20%.

 

9) PRODOTTI SPECIALI, LAVORAZIONI E FINITURE

  • Prodotti speciali: a seguito della evoluzione del prodotto, vengono continuamente inseriti nella gamma di produzione nuovi profili, il ns. Servizio Commerciale sarà lieto di aggiornarvi in proposito a seguito di ogni specifica esigenza.
    A  richiesta  possono  essere  sviluppati  dissipatori  e  profili speciali su specifica del cliente.
  • Materiale: qualora non specificato diversamente i prodotti descritti nel seguente catalogo sono di alluminio.
  • Tempi di consegna: è disponibile un consistente stock di materia prima che consente una sollecita risposta alla richiesta dei clienti.
  • Lavorazioni meccaniche: Il ciclo di lavorazione, a partire dalla materia fino al primo prodotto finito, viene realizzato tutto all’interno dell’azienda mediante un consistente parco macchine a controllo numerico che garantiscono elevati gradi di precisione meccanica e finitura delle superfici.
    Possono essere prodotte unità di dissipazione  fino a  una lunghezza  max  di  1600 mm. Possono  essere  realizzate lavorazioni su tutti e tre gli assi.
  • Profili tagliati a lunghezza: a richiesta possono essere fornite porzioni di barra estrusa dei profili disponibili tagliate a misura.
  • Finitura: A richiesta del cliente il prodotto può essere fornito con le seguenti finiture: 
    • anodizzato nero
    • anodizzato con colore a richiesta
    • alodine (1000/1200, trasparente/giallo)
    • decapato
    • grezzo
    • sabbiato e decapato

 

10) CONSIGLI  PER  L’USO

  • Per ΔT maggiori di 40° C è preferibile  utilizzare dissipatori anodizzati neri. Ove possibile si consiglia di usare superfici di contatto a metallo vivo.
  • Montare il dissipatore con la alettatura in verticale e lontano da parti che potrebbero schermare o limitare il flusso di aria.
  • Nel caso di dissipatore rettangolare è consigliabile il montaggio col lato minore in verticale, in ogni caso l’alettatura deve essere verticale.
  • Nel caso di più dispositivi su di uno stesso dissipatore è consigliabile distribuire i dispositivi verso il basso e non in modo simmetrico.
  • Dissipatori con rapporto lunghezza/base maggiore di 4 vanno controllati praticamente perché possono verificarsi fenomeni di turbolenza che possono alterare il normale scambio termico.

 

11) ASSISTENZA  TECNICA

L’ufficio tecnico Ellediesse è a disposizione per qualunque informazione tecnica relativa al prodotto e alla sua migliore utilizzazione.

 

12) DATI TECNICI – FATTORI DI CONVERSIONE

 

  • MATERIALI USATI PER LA COSTRUZIONE DEI DISSIPATORI (vedi Fig. 3)
    MATERIALI USATI PER LA COSTRUZIONE DEI DISSIPATORI

 

  • FATTORI DI CONVERSIONE (vedi Fig. 4)
    FATTORI DI CONVERSIONE

 

 

13) RESPONSABILITÀ PRODOTTO

Si ricorda ai Sigg. Clienti che le informazioni riportate a catalogo sono fornite in buona fede e sono da ritenersi affidabili e accurate. Il Cliente ha la responsabilità di verificare sempre l’uso pratico del prodotto poiché Ellediesse non è a conoscenza dell’uso che ne verrà fatto. Si ricorda pertanto ai Sigg. Clienti che essi si assumono la responsabilità di provare i prodotti Ellediesse per gli usi da loro prefissati.
Ellediesse non può dare nessuna garanzia circa l’uso e l’applicazione  pratica  per  prodotto  per  qualsiasi  uso specifico o generico e pertanto non può essere ritenuta responsabile  per incidenti  o  danni  che  si  potrebbero verificare durante l’uso del prodotto. Quanto riportato nel presente catalogo  non è da intendersi impegnativo per Ellediesse in quanto i prodotti vengono continuamente aggiornati per seguire la evoluzione tecnologica e le richieste del mercato.
Le condizioni di fornitura e le limitazioni applicate sono riportate nelle Condizioni Generali di Vendita applicate dalla Ellediesse.

 

TOLLERANZE DI PLANARITÀ SU PROFILI ESTRUSI

(Tale documento fa riferimento alla noma UNI EN 755-9 paragrafo 4.3)

La convessità e la concavità deve essere misurata come illustrato nella figura sottostante.

Lo scostamento massimo consentito sulla convessità­concavità per profilati pieni e cavi deve essere come specificato  nel prospetto riportato in tabella

TOLLERANZE DI PLANARITÀ SU PROFILI ESTRUSI
Larghezza W Scostamento F
Spessore di parete t <= 5		 Scostamento F
Spessore di parete t > 5
> di <= di
0 30 0,3 0,2
30 60 0,4 0,3
60 100 0,6 0,4
100 150 0,9 0,6
150 200 1,2 0,8
200 300 1,8 0,9
300 400 2,4 1,2
400 500 3 1,6
500 600 3,6 2,4
600 800 4 3

 

N.B.
In caso di profilati pieni o cavi con larghezza W di almeno 150 mm, lo scostamento localizzato F1 non deve essere maggiore di O.7mm per ogni 100 mm di larghezza W1.
In caso di tolleranze indicate a disegno localizzate in punti ben precisi si richiede di specificarle o concordarle con ente tecnico.