כיצד לחשב את הרדיאטור לטרנזיסטור

לעיתים קרובות, כאשר אנו מתכננים מכשיר רב עוצמה על טרנזיסטורי כוח, או נשתמש בשימוש במיישר חזק במעגל, אנו עומדים בפני מצב בו יש צורך לפזר כוח רב תרמי, הנמדד ביחידות, ולעיתים עשרות וואט.

לדוגמה, טרנזיסטור ה- FGA25N120ANTD IGBT של Fairchild Semiconductor, אם מותקן כהלכה, הוא מסוגל תיאורטית לספק כ -300 וואט כוח תרמי דרך השלדה שלו בטמפרטורת המרכב של 25 מעלות צלזיוס! ואם הטמפרטורה של המקרה שלה היא 100 מעלות צלזיוס, אז הטרנזיסטור יוכל לתת 120 וואט, וזה גם די הרבה. אך כדי שמקרה הטרנזיסטור, באופן עקרוני, יוכל לתת חום זה, יש צורך לספק לו תנאי עבודה נאותים כך שהוא לא יישרף לפני הזמן.

כל מתגי ההפעלה מונפקים במקרים כאלה שניתן להתקין אותם בקלות על גוף הקירור החיצוני - רדיאטור. יתרה מזו, ברוב המקרים, משטח המתכת של המפתח או התקן אחר בבית הדיור מחובר באופן חשמלי לאחד המסופים של התקן זה, למשל לקולט או לניקוז הטרנזיסטור.

לכן, משימת הרדיאטור היא בדיוק לשמור על הטרנזיסטור, ובעיקר על מעברי העבודה שלו, בטמפרטורה שלא תעלה על המקסימום המותר.

אם המקרה טרנזיסטור סיליקון לחלוטין מתכת, אז הטמפרטורה המקסימלית האופיינית היא כ 200 מעלות צלזיוס, אם המקרה הוא פלסטיק, אז 150 מעלות צלזיוס. אתה יכול למצוא בקלות נתונים על הטמפרטורה המרבית עבור טרנזיסטור מסוים בגליון הנתונים. לדוגמה, עבור FGA25N120ANTD עדיף אם הטמפרטורה שלו לא תעלה על 125 מעלות צלזיוס.

בידיעת כל הפרמטרים התרמיים הבסיסיים, קל לבחור רדיאטור מתאים. מספיק לברר את הטמפרטורה המקסימלית של הסביבה בה יעבוד הטרנזיסטור, את הכוח שהטרנזיסטור יצטרך להתפוגג, ואז לחשב את טמפרטורת המעבר של הטרנזיסטור תוך התחשבות בהתנגדות התרמית של חיבורי מארז הגביש, קרוקוס, רדיאטור-סביבה, שלאחריה נותר לבחור רדיאטור. , איתם הטמפרטורה של הטרנזיסטור תהיה לפחות נמוכה מעט מהמקסימום המותר.

הפרמטר החשוב ביותר בבחירת הרדיאטור וחישובו הוא התנגדות תרמית. זה שווה ליחס של הפרש הטמפרטורה על פני המגע התרמי במעלות לכוח המועבר.

כאשר מועבר חום בתהליך הולכת החום, ההתנגדות התרמית נשארת קבועה, שאינה תלויה בטמפרטורה, אלא תלויה רק ​​באיכות המגע התרמי.

אם ישנם מספר מעברים (אנשי קשר תרמיים), ההתנגדות התרמית של המעבר, המורכבת מכמה חיבורי סדרה, תהיה שווה לסכום ההתנגדות התרמית של תרכובות אלה.

לכן, אם הטרנזיסטור מותקן על רדיאטור, אז ההתנגדות התרמית הכוללת במהלך העברת החום תהיה שווה לסכום ההתנגדות התרמית: מארז גביש, רדיאטור מארז, סביבת רדיאטור. בהתאם לכך, טמפרטורת הגביש היא במקרה זה לפי הנוסחה:

כדוגמה, שקול את המקרה כאשר אנו צריכים לבחור רדיאטור לשני טרנזיסטורים FGA25N120ANTD, שיעבדו במעגל ממיר דחיפה, כאשר כל טרנזיסטור יפזר 15 וואט של כוח תרמי, אותו יש להעביר לסביבה, כלומר מ גבישים של טרנזיסטורים דרך רדיאטור - לאוויר.

מכיוון שיש שני טרנזיסטורים, ראשית אנו מוצאים רדיאטור לטרנזיסטור אחד, לאחר מכן אנו פשוט לוקחים רדיאטור עם שטח העברת חום כפול כפליים, עם התנגדות תרמית גבוהה למחצית (אנו נשתמש אטמי בידוד).

תן למכשיר שלנו לפעול בטמפרטורת הסביבה של 45 מעלות צלזיוס. אפשר לשמור על טמפרטורת הגביש לא גבוהה מ- 125 מעלות צלזיוס. בגיליון הנתונים אנו רואים כי עבור הדיודה המובנית ההתנגדות התרמית של מארז הגביש היא גדולה יותר מההתנגדות התרמית של מארז הגביש ישירות IGBT, והיא שווה ל -2 מעלות צלזיוס. ערך זה יובא בחשבון כעמידותו התרמית של מארז הגביש.

ההתנגדות התרמית של אטם הבידוד סיליקון היא בערך 0.5 מעלות צלזיוס / W - זו תהיה ההתנגדות התרמית של הרדיאטור למארז. כעת, בידיעת הכוח המתפוגג, הטמפרטורה המרבית של הקריסטל, הטמפרטורה המרבית בסביבה, ההתנגדות התרמית של מעטפת הקריסטל וההתנגדות התרמית של מארז-הרדיאטור, אנו מוצאים את ההתנגדות התרמית הנחוצה של סביבת הרדיאטור.

לכן עלינו לבחור ברדיאטור כך שההתנגדות התרמית של סביבת הרדיאטור תתקבל בתנאים הנתונים של 2.833 מעלות צלזיוס או פחות. ולאיזו טמפרטורה במקרה זה מתחמם הרדיאטור יתר על המידה בהשוואה לסביבה?

קח את ההתנגדות התרמית המצויה בגבול הרדיאטור והכפיל את הכוח המתפוגג, למשל 15 וואט. התחממות יתר תהיה בערך 43 מעלות צלזיוס, כלומר הטמפרטורה של הרדיאטור תהיה כ 88 מעלות צלזיוס. מכיוון שיהיו שני טרנזיסטורים במעגל שלנו, יהיה צורך לפזר את הכוח פי שניים, מה שאומר שאתה צריך רדיאטור עם התנגדות תרמית חצי קטנה, כלומר 1.4 מעלות צלזיוס או פחות.

אם אין לך אפשרות לבחור רדיאטור עם ההתנגדות התרמית שנמצאה, אתה יכול להשתמש בשיטה האמפירית הישנה והטובה - עיין בלוח הזמנים מתוך ספר העזר. בידיעת ההבדל בטמפרטורה בין הסביבה לרדיאטור (לדוגמא 43 מעלות צלזיוס), הכרת הכוח המתפוגג (למשל, לשני טרנזיסטורים - שניים של 15 וואט כל אחד), אנו מוצאים את אזור הרדיאטור הדרוש, כלומר את שטח המגע הכולל של הרדיאטור עם האוויר הסביבה (עבור שלנו דוגמא - שתיים של 400 ס"מ 2).

ראה גם בנושא זה:אינץ * תואר / וואט - מה זה פרמטר הרדיאטור הזה?