Wärmemanagement mit Widerständen
Auf Kühlkörper montierte Komponenten
Sobald die Verlustleistung etwa 10 W übersteigt, kann entweder auf größere Leistungswiderstände zurückgegriffen oder kleinere Komponenten auf einem Kühlkörper montiert werden. Kleine, direkt auf der Leiterplatte montierbare Kühlkörper eignen sich für einzelne Widerstände, während größere, nicht auf der Leiterplatte montierte Kühlkörper für sehr hohe Leistungen oder zur gemeinsamen Nutzung mit anderen wärmeerzeugenden Komponenten wie MOSFETs geeignet sind.
Im Leistungsbereich von 10 bis 100 W können PCB-montierbare Kühlkörper eingesetzt werden, was auch eine gängige Lösung für Halbleiter-Bauelemente ist.
Auf dem linken Bild sind zwei Widerstände zu sehen, die jeweils mit bis zu 50 W belastbar sind. Der größere ist für die Luftkühlung ausgelegt, während der rechte (im TO-220-Gehäuse) auf einem Kühlkörper montiert wird, wie im rechten Bild gezeigt. In diesem Leistungsbereich kann es vorkommen, dass der Platzbedarf der Variante mit Kühlkörper ähnlich groß ist wie bei der luftgekühlten Variante. Welche Lösung hinsichtlich der Kosten vorteilhafter ist, muss im Einzelfall geprüft werden. Je nach Bedingungen für eine freie Luftzirkulation zur Wärmeabfuhr vom Kühlkörper kann es notwendig sein, die Platine mit Löchern oder Schlitzen unter dem Kühlkörper zu versehen. Dadurch wird eine ausreichende Belüftung der Kühlrippen gewährleistet.
Kühlkörper außerhalb der Leiterplatte
Für Produkte mit einer Verlustleistung im Bereich mehrerer Hundert Watt werden größere Kühlkörper außerhalb der Leiterplatte eingesetzt. Traditionell kommen hierfür drahtgewickelte Widerstände in Aluminiumgehäusen zum Einsatz. Eine alternative Technologie ist die Dickschichttechnik auf Stahl. Sie ermöglicht eine flachere Bauweise und benötigt weniger Masse bei gleicher Leistung, was sie besonders geeignet für kompakte Baugruppen mit geringer Bauhöhe macht. Für die Montage dieser Komponenten außerhalb der Leiterplatte ist eine ebene Montagefläche auf dem Kühlkörper erforderlich. Eine gute thermische Anbindung wird mit mit Wärmeleitfett oder Wärmeleitpaste zwischen Komponente und Kühlkörper sichergestellt.
Drahtgewickelter Widerstand mit Kühlkörper
Prinzip Dickfilm-Widerstand auf einer Stahlplatte
Einfacher Kühlkörper für die Montage
