Nachdem ich ein wenig über die Möglichkeiten nachgedacht hatte, gab es im Endeffekt eigentlich nur wie erwähnt, zwei Optionen: Heizen via Heizkartusche oder mit SMD-Leistungswiderständen auf einem Alucore-PCB. Der lokale Metallhandel war dann so nett, mir ein Stahlvollmaterial zuzuschneiden, sodass ich im Versuch Eins nur noch Bohrungen für die Kartuschen und den Temperatursensor setzen musste. Der TDP-Simulator sah also nun wie folgt aus:
Die Kartuschen hatten einen zu geringen Wärmeübergang zum Stahl, sodass die Leitungen zu den Heizern schon thermischen Schaden nahmen, noch bevor der Stahl warm genug war. Diese Möglichkeit musste also abgestellt werden. Bestätigt wurde ich noch durch das Wälzen meines Tabellenbuches, welches offenbarte, dass Stahl einen eher schlechten Wärmeleitwert hat. Ok, learning by doing. Mal wieder. Ich hätte es eigentlich wissen müssen, aber wenn man im Blutrausch loslegt, übersieht man das Wesentliche viel zu schnell.
Nachdem also nur eine Möglichkeit bleibt, habe ich mir verschiedene SMD-Leistungswiderstände angesehen. Durch die Verwendung dieser Bauteile generiere ich auch noch den Vorteil, dass sich die gesamte Heizleistung viel präziser steuern lässt, denn Heizkartuschen sind bauartbedingt relativ verzögert. Ich suchte also nach Widerständen, die mir durch ihre Geometrie eine hohe Wärmeabgabe an das Aluminiumkern-PCB boten, gleichzeitig aber auch keine hohen Widerstandswerte haben. Die Wahl fiel nach dem Durchforsten von Mouser auf Leistungswiderstände in Dickfilm-Ausführung in einem DPAK-Package.
Diese Bauform ermöglicht durch das große Schild auf der Rückseite einen optimalen, gelöteten Wärmeübergang, genau wie bei einer verlöteten CPU. Nach dem Berechnen der Schaltung und des Gesamtwiderstandes war dann das PCB-Layouting an der Reihe.
Es ist im (Heiz)Kern eigentlich ganz einfach: Die Widerstände werden parallelgeschaltet und es gibt eine Minusseite und eine Plusseite. Der Strom, der dann durch die Spannung durch die Widerstände fließt, generiert genug Hitze, um das Alukern-PCB schnell und sicher aufzuheizen. Die Herausforderung bei diesem Layout besteht darin, dass die Kupferflächen einerseits groß genug sein müssen, um dem Strom auszuhalten, auf der anderen Seite darf es durch die Alucore-Bauweise keinen zweiten Layer (Bottom) geben. Als dieses Problem dann abgefrühstückt war, ging es direkt in die Produktion und ich hatte ein bisschen Zeit, mich um die Steuerungsplatine zu kümmern.
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