LTspice Kühlkörpersimulation

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Moin miteinander,

LTspice hat vor einiger Zeit ein großes Update bekommen mit einigen netten Features, die ich ganz interessant fand. So z.B die Implementierung der Simulation von Kühlkörpern. Das coole dabei ist, dass man nicht nur die allseits beliebten Aluklopper mit einbeziehen kann, sondern auch Kühlflächen auf der Platine damit untersuchen kann! Dazu mal ein Beispiel:



Hier zu sehen ist ein Aktives Gleichrichterboard für +-48V. Verwendet Werden der LT4320 als Aktiver Gleichrichter Chip und jeweils Acht BSC160N15NS5 Mosfets. Da das ganze eine Endstufe in Brücke bis zu 500W an 8 Ohm bringen soll und damit ordentlich Strom da durch geht, stellt sich natürlich die Frage, inwieweit die Sache thermisch mitspielt. Also das ganze in LTspice aufgebaut und die tollen Kühlkörperfeatures angewandt:



Zu sehen ist einer von zwei LT4320 und vier der Mosfets. Davon ist einer in die SOAtherm-Nmos Vorlage eingebettet, welche mit den Mosfet Gehäusedaten, also dem Wärmeleitwiderstand und der Bauform, gefüttert wurde. An die Vorlage ist das Kühlkörpermodell für die PCB-Verbindung angeschlossen und die Parameter der Kupferfläche, sprich Dicke, Fläche ect. eingetragen. Da sich auf der Platine zwei Mosfets eine Kühlfläche teilen, wird mit 2 Ohm Last simuliert, um die doppelte thermische Abgabe zweier Mosfets mit drin zu haben. Zudem wird der Parameter LFM, welche den Luftstrom darstellt mit 100 also ohne Luftstrombehinderung angegeben*. Es wird auch von einer Umgebungstemperatur von 25°C ausgegangen.

Jetzt kann man sich zwei Werte anschauen, einmal Tj, was die Temperatur des Silizium darstellt, und Tc, also die Gehäusetemperatur:



Blau=junction Grün=Case.**
Ein Blick ins Datenblatt sagt uns, dass wir die 150°C, welcher der Mosfet intern haben darf, durchaus übersteigen und ich nochmal ans Zeichenbrett muss . Vielleicht gibt es ja den ein oder anderen der damit was anfangen kann. LTspice ist nach wie vor kostenlos und ein tolles tool für solche Sachen und grade bei so doch mal kostspieligeren Sachen wie Kühlkörpern kann man so sicher besser was passendes finden... oder ob man überhaupt einen braucht ^^

*Hier liegt auch eines der Limits solcher Näherungen. Komplexe Aerodynamic fällt natürlich unter den Tisch. Auch Lüfter fallen weg.
**LTspice gibt die Temperatur in Volt an.

EDIT: Man sollte villeicht noch anmerken, dass die null Ohm Serienwiderstand und die damit verbundenen Ladeströme die Sache etwas extremer aussehen lassen als sie es eigentlich ist. Zudem ist die Dauerlast auch etwas heftig...