AMSAT-DL UpCon6W Kühlung/Wärmepad

  • Hallo zusammen,


    bei meinem AMSAT-DL UpCon6W habe ich leider ein thermisches Problem. Mit dem zum Lieferumfang gehörenden Wärmeleitpad (3,15mm) kann ich fast keine Wärmeableitung an den Kühlkörper/Aluplatte feststellen. Die Endstufen heizen sich bei 4W Dauerstrich innerhalb von weniger als einer Minute von 30°C auf 75°C auf (serielle Diagnosedaten). Die Sendefrequenz driftet dabei um etwa 750Hz (interner TCXO).


    Die Platine des UpCon6W ist wie in der Anleitung angegeben mit 3mm Abstandsröhrchen auf einer großen Alukühlfläche montiert. Auch habe ich natürlich die beiden Schutzfolien des Wärmeleitpads entfernt. Trotzdem: Endstufen bzw. Platine werden heiß - Alufläche/Kühlkörper bleiben kalt.


    Hat jemand eine Idee? Ich werde bei Gelegenheit auch noch einmal ein 4mm Wärmeleitpad testen (ist bestellt).


    Schönen Gruß
    Frank, DL3DCW



    Das Wärmeleitpad ist auf dem Foto noch nicht montiert (jetzt aber schon). Zwischen Aluplatte (4mm) und Gehäuse ist Wärmeleitpaste aufgebracht.

  • Wärmeleitpaste ist leider nicht geeignet um die 3mm zwischen Platine und Aluplatte zu überbrücken. Für diesen Zweck liegt ja das Wärmeleitpad (3,15mm) bei. Und genau so ist es auch in der Anleitung beschrieben. Ich könnte mir aber vorstellen das die 3,15mm aufgrund der Toleranzen vielleicht etwas zu gering bemessen sind.


  • A piece of copper would most likely shorten some of the component connectors on the underside of the circuit board. That was the main reason to use a thermal pad in the first place. This is what the documentation says, if I remember correctly.

    My UpCon6W aluminium block was getting quite hot after a few minutes into a QSO when I tried it for the first time this week. I think it went up to around 60 degrees.

  • Ich möchte niemand nahetreten, aber die Verwendung eines "alten Kaugummi's" an dieser Stelle ist keine gute Sache. Ich kann mir nur denken, das der Konstrukteur der Stufe vermeiden wollte das gewisse "Spezialisten" Kurzschlüsse herstellen..
    Ich für mich würde direkt unter die Skyworks IC's ein kleines 3-4 mm Kupferstück zwischen PCB und Kühlkörper / Gehäuse einbauen, eventuell sogar verlöten (mit Niedertemperaturlot).

    Ein Wärmeleidpad käme mir nicht in Frage. (Schon gar nicht bei dem schönen Gehäuse)

    Es wird ,wenn man sich bei der Ausgangsleistung zurückhält, sicher funktionieren - aber die Leistung des Upconverters ist ohnehin schon "auf Kante genäht". Schnell hat man da die Stufe durch zu hohe Dauerlast gar gekocht..


    Michael

  • Ich selbst habe keine Erfahrung mit solchen dicken Wärmeleitpads. Etwas skeptisch war ich aber schon. Da die Anleitung genau ein solches vorsieht und dieses auch mitgeliefert wird habe ich mir jedoch keine weiteren Gedanken gemacht. Mir sind bisher auch keine Berichte von OMs bekannt die ebenfalls solche Probleme haben. Eher im Gegenteil. Daher bin ich etwas verwundert.


    Klar kann man das Pad durch eine Metallplatte ersetzen und die Isolation ggf. durch ein möglichst dünnes Pad herstellen. Das ist aber mit Mehraufwand verbunden den ich möglichst vermeiden wollte.


    Vielleicht meldet sich ja noch der ein oder andere OM der den UpCon6W so wie vorgesehen aufgebaut und in Betrieb hat. Und berichtet von seinen Erfahrungen bezüglich der Wärmentwicklung. Ich werde auch noch mal ein 4mm-„Kaugummi“ testen; verspreche mir aber irgendwie nicht sehr viel davon.

  • Ich benutze ein Steckernetzteil mit 12V/2,5A. Stromaufnahme habe ich bisher noch nicht gemessen. Alle Funktionen sind ok; das HF-Signal ist einwandfrei.


    Lediglich die Wärme der Endstufen wird nicht bzw. nicht ausreichend über das Pad an den Kühlkörper abgegeben. Der Kühlkörper bleibt völlig kalt während Endstufen und Platine sehr warm werden. Eigentlich fast so als würde das Wärmeleitpad gar nicht existieren.


    Die Abstandshülsen habe ich alle gemessen, sie sind exakt 3mm hoch. Trotzdem habe ich das Gefühl als würde das 3,15mm Pad nur so gerade eben den Zwischenraum ausfüllen. Daher mein Gedanke es einmal mit einem 4mm Pad zu probieren. Vermutlich wird das etwas besser zusammengedrückt und liegt damit flächiger auf.

  • Hallo Frank,


    mein Upconverter sitzt auf einem Kühlkörper mit den Abmessungen 7cm x 5cm, also nicht sehr gross.


    Ich habe die Temperatur des Kühlkörpers und der IC-Oberfläche mit einem (einfachen) Infrarotthermometer
    gemessen. Nach gut 10 Minuten Dauersendung mit ca. 35dBm Ausgangsleistung war die Temperatur des
    Kühlkörpers auf 49 Grad gestiegen, die Chipoberfläche auf 54 Grad.


    Ein Temperaturunterschied von nur 5 Grad zwischen PA-MMIC und dem Kühlkörper ist meines Erachtens gut,

    d.h. das Wärepad tut was es soll.


    Ich werde noch Messungen der Drift des TCXOs machen. Ich muss aber gleich sagen dass ich normalerweise
    meinen Upconverter mit der Referenz des AMSAT-DL Downconverters speise.


    Viele Grüße


    Matthias


    http://www.dd1us.de

  • Mit dem Ergebnis wäre ich völlig zufrieden. Beträgt der Abstand zwischen Kühlkörper und Platine bei Dir auch exakt 3mm oder ist es vielleicht weniger?


    Je besser die Wärmeableitung umso geringer wäre auch die Drift des internen TCXO. So das man ggf. auf eine externe Referenz verzichten könnte. Ich hatte vorher irgendwo gelesen das auch mit Wärmeleitpad die Drift des TCXO durch die gute Wärmeabführung relativ gering sein soll.

  • Hallo Frank,


    vielen Dank für Deine Antworten.


    Ich habe versucht die 3mm möglichst genau einzuhalten und habe mir dafür Abstandhülsen entsprechend abgefeilt. Ein 4mm dickes
    Wärepad wirst Du kaum auf 3mm zusammendrücken können (Ausser mti einer Presse LOL).


    Mein Aufbau ist wie in dem Artikel empfohlen komplett in ein Weissblechgehäuse mit Deckel eingebaut. Hier ein paar Bilder meines Aufbaus:






    Ein TCXO ist natürlich sehr empfindlich auf externe Temeperaturschwankungen. Er ist ja schlieslich nicht beheizt. Man muss in also möglichst gut thermisch isolieren, besonders vor jeglichem Luftzug.


    Du kannst bei Dir mal den Test machen und bei aufgeheiztem Upconverter auf den TCXO blasen: Du wirst vermutlich sofort eine Drift in der von Dir angegebenen Grössenordnung feststellen.


    Viele Grüße


    Matthias


    http://www.dd1us.de

  • Hallo Frank,


    ich habe mal ein paar Messungen der Drift an meinem Aufbau gemacht. Bei T=0 sec wurde der Transverter (der auf Raumtemperatur war) eingeschaltet und auf 70cm mit kleiner Leistung angesteuert. Die Ausgangsleistung auf 13cm war dann nur ca. 15mW. Gemessen wurde die Sendefrequenz auf 13cm alle 30 Sekunden.


    Man sieht in dem Diagram, dass auch bei praktisch nicht ausgesteuerter PA wie die Eigenerwärmung des Transverters zu einer Drift führt. Die orange Kurve zeigt die Dirft in den jeweils letzten 30 Sekunden, die graue Kurve die akkumulierte Gesamtdrift.


    Zum Zeitpunkt T=360 Sekunden habe ich die Ansteuerleistung auf 70cm erhöht so dass wieder eine Ausgangsleistung von ca. 35dBm auf 13cm erreicht wurde. Entsprechend höher ist jetzt die Verlustleistung. Man sieht entsprechend wie die Drift ansteigt.



    Ich denke im Grossen und Ganzen passt das zu Deinen Messungen.


    Ich denke wenn man den Transverter einige Zeit mit Spannung versorgt und dann nur SSB macht, dann muss man nur begrenzt nachregeln. Bei Dauerstrichsignalen oder schmalbandigen Betriebsarten ist die Drift mit dem TCXO zu hoch und man sollte eine
    externe Referenzfrequenz einspeisen. Letzteres würde ich beim Einsatz des Upconverters im AMSAT-DL Gesamtkonzept generell
    empfehlen, Dann ist die Drift des Gesamtsystems extrem gering.


    Falls Du noch Fragen oder Kommentare hast, dann bitte gerne melden.


    Viele Grüße


    Matthias


    http://www.dd1us.de

  • Danke für Deine Messungen. Ja, dass der interne TCXO nicht optimal ist ist mir schon klar. Wenn die Wärme jedoch gut abgeführt werden kann ist das in manchen Fällen zumindest ein möglicher Kompromiss.


    Noch mal zurück zum Wärmeleitpad: Ich habe es mal mit mehr Anpressdruck probiert, leider kaum Besserung. Es verhält sich so als wäre es gar nicht da.


    Das bei mir mitgelieferte Wärmeleitpad hat eine etwas klebrige Oberfläche und ist hellgelb durchgefärbt. Lediglich auf einer Seite ist die Oberfläche hellrosa. Diese Oberfläche ist auch überhaupt nicht klebrig. Es sieht so aus als wäre da noch eine Folie drauf. Ich kann diese aber nicht zerstörungsfrei entfernen. Die im Lieferzustand angebrachten Folien habe ich vorher natürlich abgezogen.


    Die hellgelbe Oberfläche passt sich auch prima kleinen Unebenheiten an (so wie es sein soll). Die hellrosa farbene Oberfläche nicht. Sie dellt sich relativ großflächig ein. Und das macht mich irgendwie stutzig.


    Wenn ich mich recht erinnere waren die Schutzfolien auch klar. Ein 3M Aufdruck wie auf den Folien in der Anleitung ist mir nicht aufgefallen. Leider habe ich sie schon entsorgt. Sonst würde ich sicherheitshalber noch mal nachsehen.


  • Mein Wärmeleitpad hatte eine klebrige und eine glatte Seite. Ich dachte man könnte die glatte Seite vielleicht mit Wärmeleitpaste bestreichen um den Kontakt auf dieser Seite zu verbessern?
    Das Problem mit den Abstandshülsen hatte ich auch. Sie waren um 0.1mm zu hoch abgedreht und dadurch der Kontakt des Pads schlecht. Da ich den Fehler erst bemerkt habe, als die Platine schon mit dem Weissblechgehäuse verlötet war, nützte auch das Abfeilen der Hülsen nichts mehr, da das Weissblechgehäuse nun auch 0.1mm zu hoch war :-( Ich fürchte dadurch ist bei mir ein PA Chip zu heiss geworden und kaputt gegangen. (ist derzeit in Reparatur) Ich werde auf alle Fälle vor der nächsten Inbetriebnahme die Temperatur der PA mit einem IR Thermometer messen.
    Ich bekam den Tip, handelsübliche 5mm Hülsen zu verwenden und die restlichen 2mm mit einer glatten Aluplatte zu überbrücken.