Una corretta dissipazione del calore è di fondamentale importanza per il corretto funzionamento e la stabilità di qualsiasi progetto elettronico. A tal fine, sono disponibili dissipatori di calore di varie forme e dimensioni. Diamo un'occhiata ai tipi principali.

Il tema di questo numero è Prototipazione e produzione. [Nota dell'editore: questo articolo è previsto per Elektor novembre/dicembre 2025, incentrato sulla prototipazione e la produzione]. Una parte molto importante di questo processo consiste nell'assicurarsi che tutti i componenti che dissipano calore siano mantenuti a una temperatura sicura; in caso contrario, si rischiano guasti prematuri o danni alle apparecchiature.

I dissipatori di calore sono componenti piuttosto banali; non hanno alcuna funzione elettronica, ma la scelta e l'uso corretti dei dissipatori di calore sono una parte molto importante della produzione. E la scelta dei dissipatori di calore è enorme. Da minuscole alette che si agganciano ai transistor TO-92 e TO-5, a estrusi in alluminio che si agganciano o si avvitano agli onnipresenti TO-220 e ai pacchetti semiconduttori flatpack più grandi, fino alle enormi alette in grado di raffreddare più transistor o un chip di processore per PC, la varietà è pressoché infinita.

Heatsinks 1
Figura 1: Una selezione di dissipatori di calore per vari casi. Per transistor TO-18 (A), tre dissipatori di calore a clip per transistor TO-5 (B), due tipi autoadesivi per circuiti integrati a montaggio superficiale, come quelli utilizzati nel Raspberry Pi (C), dissipatori di calore per montaggio su PCB e a clip per dispositivi TO-220 e più grandi (D), dissipatore di calore per montaggio su PCB per un dispositivo TO-3 (E). Vari elementi di isolamento, con una rondella in mica (in alto), due boccole isolanti rosse per isolare le viti dai dissipatori di calore e diverse rondelle isolanti in silicone grigio (F)..

I dissipatori di calore sono spesso anodizzati in nero: se ricordate la fisica studiata al liceo, i corpi neri irradiano il calore meglio di quelli in metallo nudo. Se avete mai dovuto montare più transistor su un unico dissipatore di calore, avrete sicuramente avuto a che fare con vari tipi di hardware isolante, come rondelle in silicone e mica e boccole in teflon, destinati a impedire che i dispositivi raffreddati entrino in contatto elettrico con il dissipatore di calore.

I dissipatori di calore hanno una metrica di °C di aumento di temperatura per watt di calore dissipato, anche se le rondelle isolanti complicano i calcoli.

Il contatto termico è tuttavia importante e viene utilizzato un composto di grasso al silicio per condurre meglio il calore tra il transistor e le superfici del dissipatore di calore, che non sono mai completamente lisce, e il composto di trasferimento del calore riempie i piccoli interstizi.

Heatsinks 2
Figura 2: Un dissipatore di calore estruso di grandi dimensioni, che può essere utilizzato da solo (a destra) o in due parti unite tra loro
con una ventola montata su di esse (a sinistra), per un raffreddamento ancora più efficace.

Dissipatori attivi

Sui dissipatori più grandi, spesso vengono utilizzate delle ventole per fornire un raffreddamento ad aria forzata che rimuove il calore dal dissipatore più rapidamente rispetto alla convezione naturale. Anche i tubi di calore vengono utilizzati per un trasferimento efficiente del calore, ma sono un argomento a sé stante e forse saranno oggetto di un articolo futuro!

La polvere è il nemico numero uno di qualsiasi dissipatore di calore ventilato. Impedisce il flusso d'aria e agisce come una coperta, trattenendo il calore. Soprattutto quando si utilizzano ventole, è probabile che si accumuli polvere. Un filtro esterno è più facile da pulire rispetto a un dissipatore di calore interno.

Heatsinks 3
Figura 3: Un impressionante dissipatore di calore per processori PC che utilizza sia la ventilazione forzata
che la tecnologia dei tubi di trasferimento del calore.

La Figura 1 mostra una selezione di dissipatori di calore per vari transistor, fino alle dimensioni TO-220 e TO-3. Si montano direttamente sul transistor oppure il dissipatore di calore viene fissato al PCB e il transistor viene avvitato al dissipatore di calore. Sono inoltre mostrati alcuni componenti isolanti: una rondella in mica TO-3 (trasparente), varie rondelle in silicone (grigie) e alcune boccole isolanti che isolano le viti di montaggio dai dissipatori di calore.

La Figura 2 mostra un dissipatore di calore in due parti. Le parti possono essere utilizzate singolarmente (a destra) o unite tra loro e con una ventola montata su di esse (a sinistra) per un raffreddamento ancora migliore. La Figura 3 mostra un dissipatore di calore per processore PC; spesso sono grandi e decorativi!

Nota dell'editore: questo articolo (250619-01) è previsto per la pubblicazione su Elektor novembre/dicembre 2025.

Domande sui dissipatori di calore?

Se avete domande tecniche o commenti sui dissipatori di calore o su questo articolo, non esitate a contattare la redazione di Elektor all'indirizzo editor@elektor.com.

Registrazione
Iscriviti per ricevere e-mail di avviso sui tag riguardanti Componenti!