DE3500805A1

DE3500805A1 - Kuehlkoerper fuer einen transistor

Info

Publication number: DE3500805A1
Application number: DE19853500805
Authority: DE
Inventors: Tohio Atsugi Kanagawa Ohashi; Shukou Sano Tochigi Yamamoto
Original assignee: Nihon Radiator Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; Marelli Corp
Priority date: 1984-01-13
Filing date: 1985-01-11
Publication date: 1985-07-25
Also published as: US4682208A; JPS60148154A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schutzeinrichtung für einen Transistor, und speziell auf einen Kühlkörper eines die Luftströmung in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage regelnden Transistors, dessen in ihm entwickelte und sich ansammelnde Wärme mittels des Kühlkörpers abgestrahlt wird.

Es gibt viele Arten von Transistoren, die in elektrische Schaltkreise von Kraftfahrzeug-Klimaanlagen eingebaut sind. Unter diesen befindet sich im allgemeinen auch ein Leistungstransistor mit relativ großer Leistungsfähigkeit, der dazu verwendet wird, die Luftströmungsmenge eines Ventilators durch Drehzahlregelung des Ventilatormotors einzustellen. Der Leistungstransistor ist dazu bestimmt, die Drehzahl des Ventilatormotors zu regeln, um so die Luftströtnungsmenge zu beeinflussen.

Der Leistungstransistor ist Bestandteil des Regelkreises und wenn der Ventilatorschalter auf Automatikbetrieb geschaltet ist, dann ermittelt ein automatischer Verstärker die Spannung an einem Punkt A, die sich in Abhängigkeit vom Unterschied zwischen dem Widerstand eines Temperatureinstellpotentiometers und dem Gesamtwiderstand von inneren und äußeren Temperatursensoren ergibt. Der automatische Verstärker ermittelt ferner die Spannung an einem Punkt C, die sich in Abhängigkeit von der Differenz zwischen zwei Festwiderständen ergibt. Der Verstärker ändert die Spannung an der Basis des Leistungstransistors schrittweise oder stufenlos, um die Drehzahl des Ventilatormotors zu verändern, wodurch sich eine automatische Regelung der .Luftströmungsmenge ergibt *

Der Leistungstransistor besteht jedoch aus einem Halbleitermaterial, so daß er Wärme entwickelt, wenn ein elektrischer Strom ihn durchfließt. In den bekannten Anordnungen

ist der Leistungstransistor deshalb an der Bodenwand eines Radiators befestigt, den man Wärmesenke nennt und der sich in einem Luftführungskanal einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage g befindet, um von der dort fließenden Luft wirksam gekühlt zu werden.

Die beschriebene Transistorschutzvorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß die Strahlungsleistung riicht ausreichend hoch ist, so daß die Funktionsfähigkeit abnimmt und die Lebensdauer des Transistors verkürzt wird.

Da der Bereich des Transistors, der die meiste Wärme entwickelt, der Bodenbereich ist, besteht eine starke Neigung, daß der Transistor örtlich beeinträchtigt wird.

Ib

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transistorkühlkörper mit hoher Strahlungsleistung anzugeben, der klein und leicht ist und den gesamten Transistor gleichförmig kühlt. ...·"-

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

25

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine Regelschaltung für einen Ventilatormotor 30

einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines bekannten Transistorkühlkörpers;

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Fig. 3 einen Vertikalschnitt längs der Linie III-III des Kühlkörpers nach Fig. 2;

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, und

-Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch den Gegenstand ο

der Fig. H längs der Linie V-V derselben.

Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern wird nachfolgend zunächst auf einen bekannten Transistorkuhlkörper Bezug genommen, der anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert werden soll.

Fig. 1 zeigt einen elektrischen Regelkreis 10 für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage. Dieser Regelkreis 10 enthält

einen Leistungstransistor 12 zum Beeinflussen der Luftströ-15

mungsmenge durch Regelung der Drehzahl eines Ventilatormotors 16.

Wenn beispielsweise der Ventilatorschalter FS im Regelkreis

10 in die Automatikstellung gebracht ist, dann werden von 20

einem Automatikverstärker 22 die Spannungen an den Punkten A und C der Schaltung ermittelt. Die Spannung am Punkt A ist vom Unterschied zwischen dem Widerstand des Temperatureinstellpotentiometers 16 und dem Gesamtwiderstand der Innen- und Außen-Temperatursensoren 18 und 20 abhängig, wäh-25

rend die Spannung am Punkt C vom Unterschied zwischen den Festwiderständen R₂ und R-, abhängig ist. Die Spannung an der Basis des Leistungstransistors 12 wird in Stufen oder Stufenlos verändert, um die Drehzahl des Ventilatormotors

zu verändern, um die Luftströmungsmenge automatisch zu re-30

ge In.

Der Leistungstransistor 12 ist jedoch ein Halbleiter und entwickelt daher aufgrund des Stromflusses Wärme, die bei

den bekannten Vorrichtungen in der Weise vom Transistor 35

abgeführt wird, daß man diesen an der Bodenwand 26 eines Kühlkörpers 24 befestigt, der Wärmesenke genannt wird und

in dein Figuren 2 und 3 dargestellt ist. Dieser einen Radiator darstellende Kühlkörper 24 befindet sich im Luftkanal der Kraftfahrzeug-Klimaanlage, so daß er von der dort fließenden Luft wirksam gekühlt wird.

Bei der beschriebenen Transistorschutzvorrichtung ist jedoch der Wärmeabstrahlungseffekt nicht ausreichend hoch, was die Funktionsfähigkeit und die Lebensdauer des Transistors ver- -,Q mindert.

Die Erfindung überwindet diese Nachteile. Sie wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 erläutert.

r- Fig. 4 zeigt einen Transistorkühlkörper 30 nach der vorlie-

genden Erfindung. Dieser besteht aus einer Grundplatte 34, bestehend aus einer flachen Aluminiumplatte, an der ein Leistungstransistor 12 mit kleinen Schrauben 32 oder dergleichen zu befestigen ist. In einer vorgegebenen Distanz zur Grundplatte 34 ist eine Tragplatte 36 angeordnet, und die Grundplatte 34 und die Tragplatte 36 sind durch massive, wärmeleitende Stäbe 38 und hohle Stäbe 42 auf Abstand gehalten. Durch die hohlen Stäbe 42 laufen jeweils Leiter Die wärmeleitenden Stäbe 38 und die hohlen Stäbe 42 sind

an der Grundplatte 34 und der Tragplatte 36 durch Löten 2b

oder geeignete Verfahren befestigt.

Im Falle der vorliegenden Erfindung sind die Stirnseiten der wärmeleitenden Stäbe 38 so angeordnet, daß sie die Unterseite 44 des Leistungstransistors 12, an der die meiste Wärme im Transistor 12 entwickelt wird, berühren, um die im Transistor 12 entwickelte Wärme so schnell wie möglich nach außen abzuführen. Darüberhinaus sind mehrere solcher wärmeleitender Stäbe 38 vorgesehen, um das Wärmeabstrah-

lungsvermögen zu verbessern, wenn sie relativ dünn sind. 35

Außerdem sind eine Vielzahl von Radiatorlamellen 46 in gegenseitigem Abstand auf den wärmeleitenden Stäben 38 im Be-

reich zwischen der Grundplatte 34 und der Tragplatte 36 angeordnet, um die Wärmeabstrahlung zu verbessern. Es ist günstig, wenn diese Lamellen 4 6 mit den wärmeleitenden Stä-P-ben 38 gut wärmeleitend verbunden sind, beispielsweise durch Löten oder dergleichen.

Im Bereich unter der Tragplatte 36 ist ein Verstärker 48 angeordnet, der die verschiedenen elektrischen Regelkreise ' für die Kraftfahrzeug-Klimaanlage enthält.

Wenn eine Transistorschutzvorrichtung der obenbeschriebenen Art beispielsweise innerhalb eines Luftströmungskanals einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage angeordnet wird, dann wird die

_ Wärmeabführung von der Oberseite des Leistungstransistors 15

.12 extrem gut, weil die Kühlluft mit dem Leistungstransistor 12 in direkte Berührung gelangt. Darüberhinaus wird die Wärme von der Unterseite des Leistungstransistors 12, die den Bereich größter Wärmeentwicklung darstellt, durch eine

Mehrzahl von wärmeleitenden Stäben 38 und Kühlrippen 46 20

nach außen abgeführt.

Wegen der ausreichend schnellen Abführung der an den Ober- und Unterseiten des Leistungstransistors entwickelten Wärme wird es daher möglich, nicht nur eine bemerkenswerte 25

Verbesserung der Wärmeabführung zu erreichen, sondern auch eine örtliche Beeinträchtigung oder Zerstörung zu verhindern, weil der Transistor als ganzer gleichförmig gekü'ilt wird.

Der vorliegende Transistorkühlkörper 30-kann wegen seiner vielen Kühllamellen, die Wärme abzustrahlen vermögen, insgesamt klein und leichtgewichtig hergestellt werden, was zu einer Verminderung der Herstellungskosten beiträgt.

Wegen der Anordnung von Wärmeabstrahlungseinrichtungen a,n der Stelle maximaler Wärmeentwicklung des Leistungstransistors wird es durch die Erfindung ermöglicht, eine extrem

hohe Abstrahlungsleistung zu erreichen, die zur Verlängerung der Lebensdauer beiträgt und eine Störung der Transistorfunktionen verhindert. Insbesondere werden die negate tiven Einflüsse ungleichmäßiger Kühlung vermieden.

10 15 20 25 30 35

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L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

25 hj Transistorschutzvorrichtung für die Abführung von in einem Transistor entwickelter Wärme, gekennzeichnet durch eine Grundplatte (3¹O zum Anbringen des Transistors (12), wärmeleitende Stäbe (38), die sich zur Unterseite des auf der Grundplatte (3¹O befindlichen

30 Transistors (12) erstrecken und nach außen verlaufen, um die im Transistor (12) entwickelte Wärme abzuleiten, und Kühllamellen (46), die an den wärmeleitenden Stäben (38) angebracht sind»

35 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitenden Stäbe eine Vielzahl von massiven Stäben (38) sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch T oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von Kühllamellen (46) übereinander auf den wärmeleitenden Stäben (38)

angeordnet sind.
-

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Tragplatte (36), die in vorbestimmtem Abstand von der Grundplatte (3¹O angeordnet ist und durch die wärmeleitenden Stäbe (38) mit der Grundplatte (34) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η. zeichnet , daß die Grundplatte (34), die wärmeleitenden Stäbe (38) und die Kühllamellen (46) innerhalb des

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Luftkanals einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß hohle Stäbe (42) sich durch die Grundplatte (34) erstrecken, durch die Verbindungsleitungen (40) für den Transistor (12) geführt sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Kühllamellen (46) an den wärmeleitenden Stäben (38) angelötet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die wärmeleitenden Stä-

be(38), die Tragplatte (36) und die Grundplatte (34)durch Löten miteinander verbunden sind. '

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die hohlen Stäbe (42) : an den Grund- und Tragplatten (34, 36) angelötet sind.