Usmerňovací mostík je neoddeliteľnou súčasťou mnohých elektrických obvodov, ktoré slúžia na premenu striedavého prúdu na jednosmerný. Počas prietoku vysokých prúdov cez túto súčiastku samozrejme vzniká značné množstvo stratového tepla, čo si  vyžaduje jeho účinné chladenie.

Výpočet stratového výkonu

Na základe technických údajov usmerňovacieho mostíka typu KBPC môžeme určiť stratový výkon. Parametre výrobcu udávajú úbytok napätia na dióde V_r 1,05 V pri prúde 25 A. Stratový výkon P možno jednoducho vypočítať ako súčin napätia a prúdu:

$$P = V_r \times I = 1,05 \times 25 = 26,25 \text{ W}$$

Tento stratový výkon predstavuje množstvo energie, ktoré sa premieňa na teplo a musí byť efektívne rozptýlené, aby nedošlo k poškodeniu súčiastky.

Mechanizmus chladenia

Usmerňovací mostík je konštruovaný s ohľadom na možnosť účinného odvodu tepla. Preto sa v jeho strede nachádza montážny otvor, ktorý umožňuje pripevnenie k chladiču. Tento otvor zabezpečuje pevné mechanické spojenie medzi mostíkom a chladiacou plochou, čím sa znižuje tepelný odpor medzi súčiastkou a chladičom. Efektivita chladenia je závislá od plochy kontaktu a kvality materiálu chladiča, pričom často sa používa eloxovaný hliník s vysokou tepelnou vodivosťou.

Pri praktických aplikáciách sa mostík upevňuje k zadnej hliníkovej stene zariadenia, napríklad nabíjačky, ktorá slúži ako rozptylová plocha tepla. Pre lepšiu tepelnú vodivosť sa často používa teplovodivá pasta medzi mostíkom a chladičom, čím sa zlepšuje prenos tepla a minimalizujú tepelné straty.

Pri prietoku prúdu 10 A sa usmerňovací mostík stále citeľne zahrieva. Ak nie je dostatočne chladený, môže sa po niekoľkých minútach prevádzky zahriať natoľko, že hrozí popálenie pri dotyku.

Závislosť teploty od prúdového zaťaženia

Zahrievanie mostíka je priamo úmerné stratovému výkonu, ktorý je závislý od veľkosti prúdu pretekajúceho súčiastkou. Stratový výkon, a tým aj teplo generované mostíkom, rastie kvadraticky so zvyšujúcim sa prúdom, keďže výkon P = V_r * I, pričom úbytok napätia V_r zostáva približne konštantný. Pri prúde 35 A alebo 50 A vzniká výrazne vyšší stratový výkon, avšak základný mechanizmus tvorby tepla zostáva nezmenený. Zvýšené prúdové zaťaženie vedie k nárastu produkcie tepla, čo môže viesť k prehriatiu, ak nie je súčiastka dostatočne chladená.

Limity prúdového zaťaženia usmerňovacieho mostíka sú definované predovšetkým schopnosťou súčiastky rozptýliť vzniknuté teplo. Tento rozptyl závisí na účinnosti chladiaceho systému, použitých materiáloch a ploche kontaktu medzi mostíkom a chladiacim telesom. Efektívne chladenie zahŕňa vhodný výber chladičov a ich správne dimenzovanie podľa očakávaného zaťaženia.

Graf znázorňujúci závislosť teploty od prúdového zaťaženia. Teplota stúpa kvadraticky s rastúcim prúdom, čo ilustruje potrebu efektívneho chladenia pri vysokých prúdoch.

Záver

Usmerňovací mostík je dôležitá súčiastka, ktorá si pri vysokých prúdových zaťaženiach vyžaduje efektívne chladenie. Správna voľba chladiča a spôsob jeho upevnenia priamo ovplyvňuje spoľahlivosť a životnosť elektronických zariadení, v ktorých je mostík použitý.