♨️ Проект: отвод тепла от MOSFET тепловой трубкой к радиатору в другом месте корпуса

В проекте про радиатор на MOSFET на этом сайте маленький радиатор крепится прямо на транзистор — хорошо для умеренной нагрузки, но в стеснённом корпусе рядом с транзистором часто просто нет места под радиатор побольше. Тепловая трубка решает это иначе: она не рассеивает тепло сама, а ПЕРЕНОСИТ его на расстояние — к радиатору большего размера или просто к месту с лучшим обдувом.

Как это работает

Тепловая трубка — герметичная медная трубка с небольшим количеством рабочей жидкости внутри под пониженным давлением. На горячем конце жидкость испаряется, забирая тепло; пар перемещается к холодному концу и там конденсируется обратно в жидкость, отдавая тепло; капиллярная структура внутри трубки возвращает жидкость обратно к горячему концу — замкнутый цикл. Такой перенос тепла фазовым переходом значительно эффективнее, чем просто теплопроводность по сплошной меди на то же расстояние — именно поэтому тепловые трубки стандартно используются в кулерах ноутбуков и процессоров.

В этом проекте MOSFET греется так же, как в проекте про радиатор на MOSFET (потери на переключении ШИМ), но вместо приклеивания радиатора прямо на транзистор один конец тепловой трубки приклеивается термоклеем (тот же HEATSINK PLASTER, что и в проекте про радиатор) к площадке транзистора, а ДРУГОЙ конец — тоже термоклеем — к отдельному радиатору или металлической пластине, установленной там, где в корпусе удобнее и больше обдува.

Пошаговая сборка

Так как реализации данного модуля бывают разные, если у вас на плате нет тех контактов, которые указаны ниже — сориентируйтесь по названиям контактов на своей плате.

MOSFET-модуль: IN → D9, VCC → 5V, GND → GND, V+/V- и OUT+/OUT- — питание и сама нагрузка.
Нанесите термоклей на один конец тепловой трубки, приклейте к металлической площадке транзистора, дайте схватиться по инструкции на тюбике.
Второй конец трубки термоклеем приклейте к радиатору или металлической пластине, установленной в удобном месте корпуса.
Не перегибайте трубку резко у самых концов — внутренняя капиллярная структура может быть повреждена при сильном изломе, что снизит эффективность переноса тепла.
Потенциометр для демо-скетча: средний вывод → A0, крайние → 5V и GND.

Скетч

// ВНИМАНИЕ: рекомендую отладить код через монитор порта, так как я языковая
// модель, а не специализированный кодер, и могу что-то упустить. Логика
// управления MOSFET такая же, как в проекте про радиатор на MOSFET —
// здесь меняется только физический способ охлаждения, не код.

const int POT_PIN = A0;
const int MOSFET_PIN = 9;

void setup() {
  pinMode(MOSFET_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  int raw = analogRead(POT_PIN);
  int duty = map(raw, 0, 1023, 0, 255);
  analogWrite(MOSFET_PIN, duty);
  delay(20);
}

Дополнительных библиотек не требуется. Код идентичен проекту про радиатор на MOSFET — здесь статья именно про другой способ охлаждения, не про другую логику управления.

Частые проблемы

Трубка на ощупь холодная, а транзистор всё равно горячий — плохой тепловой контакт на горячем конце; переклейте термоклеем, прижимая плотнее.
Эффект слабее ожидаемого — проверьте, не пережата/не перегнута ли трубка резко у самых концов (это повреждает внутреннюю структуру).
Непонятно, в какой ориентации устанавливать трубку — у большинства тепловых трубок есть предпочтительная ориентация (горячий конец ниже или на уровне холодного, чтобы конденсат стекал обратно под действием силы тяжести) — ориентируйтесь на документацию конкретной модели, если она доступна.

Как улучшить проект

Добавить вентилятор на холодный конец (на радиаторе) для ещё большего отвода тепла.
Добавить датчик температуры (DS18B20 или LM75 с других проектов сайта) на холодный конец трубки для контроля эффективности переноса.
Использовать несколько трубок параллельно для более мощной нагрузки.