Kühlung

Auch wenn SymAsym ein Verstärker ist, der sich in Sachen Verlustleistung von der äußerst genügsamen Seite zeigt (kleine Überschlagsrechnung: Im Leerlauf bei produziert so eine Endstufe bei 2 * 40V Betriebsspannung und 50mA Ruhestrom gerade mal vier Watt Abwärme) – so ganz ohne Kühlkörper geht’s nicht.

Bevor wir uns darüber unterhalten, welche Kühlkörpertypen für den SymAsym geeignet sind, soll’s erst einmal um die Montage der fünf Leistungshalbleiter (die zwei dicken Endtransistoren, die beiden Treibertransistoren und der Ruhestromregeltransisitor) auf einer wie auch immer gearteten glatten Metallfläche. Dabei gilt es zwei Ansätze zu unterscheiden:

Das Bild links zeigt die klassische Herangehensweise an das Thema, so hat’s auch Michael Bittner bei seinem Prototypen gemacht. Die Transistoren werden von oben durch die Platine gesteckt, verlötet und gerade gegen den Kühlkörper geschraubt. Da spricht überhaupt nichts gegen, außer vielleicht der Aspekt Platzbedarf: Die dabei senkrecht vom Kühlkörper abstehende Platine ragt weit ins Verstärkergehäuse hinein und beansprucht so relativ viel Raum. Wenn man den hat – kein Problem. Wenn nicht, kommt man mit Methode zwei vielleicht weiter:

Und wie die funktioniert, sieht man abermals links:
Hierbei werden die Leistungshalbleiter mit um 90° abgewinkelten Anschlussbeinen von unten durch das Board gesteckt und verlötet. Das hat den Vorteil, dass die Kühlfläche und die Platine nunmehr in einer Ebene liegen und die Platine so (über passende Abstandshalter, hier schematisch dargestellt) direkt auf den Kühlkörper geschraubt werden kann und nicht mehr senkrecht absteht. Der Platzbedarf in der Tiefe wird dann nur noch von der maximalen Höhe der Bauteile auf der Verstärkerplatine bestimmt. Ich bin bei den Klang + Ton-Monos genau diesen Weg gegangen, der allerdings auch mit ein paar Stolpersteinen gepflastert ist: Man kommt nach erfolgter Montage nicht mehr an die Platinenunterseite heran, bei einer eventuell erforderlichen Fehlersuche ist also Demontage angesagt (bei mir war’s nicht erforderlich ;-)).

Auch ist die präzise und spannungsfreie Montage (Lötstellen mögen es auf die Dauer gar nicht, wenn sie durch die nicht exakt passende Verschraubung eines Leistungstransistors mechanisch unter Spannung stehen) der Transistoren nicht so ganz einfach, aber dafür habe ich eine Methode entwickelt, die ganz gut funktioniert.

Dafür ist es erforderlich, dass die Montage der fünf Leistungstransistoren noch nicht erfolgt ist, diesen Schritt sollte man sich bei der Bestückung also bis ganz zum Schluss aufbewahren. Was man dann braucht, ist ein Brett (oder ein Blech), das genau so gebohrt ist wie der Kühlkörper, will sagen: Es müssen Gewindebohrungen (M3) für die fünf Transistorbefestigungen und und für die Abstandsbolzen, auf denen die die Platine später geschraubt wird, vorhanden sein. Dieses Brett oder Blech dient als Montagelehre, an die Transistoren und Platine geschraubt, dann die Beine der Halbleiter exakt ausgerichtet und schließlich verlötet werden.

Und genau beim Verlöten besteht das Problem, wegen dem man das nicht von vornherein mit dem Kühlkörper bewerkstelligen kann: Man kommt nicht mehr von unten an die Platine heran. Die Lehre erhält deshalb einen passenden Ausschnitt, durch die man die Transistorbeinchen bequem verlöten kann.

Welchen Kühlkörper nehmen?

Das ist eine gar nicht so leicht zu beantwortende Frage. Es gibt eine „Sicherheitslösung“, und zwar die, die ich bei den K + T-Prototypen gewählt habe. Dabei handelt es sich um ein Profil mit der allgemein üblichen Typenbezeichnung „SK 85“ (links im Bild) in der Ausführung „schwarz eloxiert“ in 100 mm Länge. Man bekommt diesen strammen Aluklotz bei Reichelt für 12€85, bei Schuro für 13€49 und sicherlich auch andernorts.
Eine Sicherheitslösung ist das deshalb, weil das Modell in Sachen Kühlvermögen (a.k.a. niedriger Wärmewiderstand) etwas übers Ziel hinaus schießt, ich hab’s jedenfalls bis dato nicht geschafft, unsere Monos auch bei brutalster Behandlung zu einer nennenswerten Erwärmung zu überreden. Das ist sicherlich kein Fehler, aber mit reichlich Reserven dimensioniert. Die Angaben zum Wärmewiderstand sind, je nach dem wo man guckt, etwas unterschiedlich und bewegen sich im Bereich zwischen 0,7 und 0,9 K/W.

Bei meinem nächsten SymAsym-Aufbau werde ich diesbezüglich sicherlich etwas mehr Zurückhaltung an den Tag legen, auch, um kompaktere Aufbauten zu ermöglichen. Mein momentaner Wunschkandidat in Sachen Kühlkörper heißt SK442 (Bild links). Er hat bei 75 mm Länge zwar einen nennenswert höheren Wärmewiderstand (ca. 1,5 K/W), ich bin aber bereit zu wetten, dass das mehr als ausreichend ist. Noch nicht so ganz geklärt ist die Bezugsquellenfrage. Es gibt ihn bei Bürklin, aber nur in 50 oder 100 mm Länge und zu noch nicht wirklich guten Konditionen. Wenn sich mal jemand diesbezüglich schlau machen möchte – ich bin für eine günstige Bezugsquelle dankbar.

Generell müssen Sie sich natürlich nicht an diese Empfehlungen halten, jedes andere Profil mit geeigneten Parametern tut’s auch. Es sollte halt ein plane Rückseite von ausreichender Größe haben und in Sachen Wärmewiderstand nicht über 1,5 K/W liegen. Ich will noch nicht mal ausschließen, dass ein einigermaßen dickwandiges Alu-Gehäuse den Job auch alleine schafft. Feel free to make your own Versuche. Der K + T-Prototyp auf dem großen SK85 sieht jedenfalls so aus: