kategória: Kiemelt cikkek » Gyakorlati elektronika
Megtekintések száma: 28898
Megjegyzések a cikkhez: 0

Hogyan lehet kiszámítani a tranzisztor hűtőjét?

 

Hogyan lehet kiszámítani a tranzisztor hűtőjét?Gyakran egy nagy teljesítményű tranzisztorokon történő nagy teljesítményű eszköz tervezésekor vagy egy erőteljes egyenirányító használatakor az áramkörben olyan helyzetbe kerülünk, amikor sok hőeljesítményt el kell oszlatni, mértékegységekben mérve, és néha tíz wattot.

Például a Fairchild Semiconductor IGBT FGA25N120ANTD tranzisztorja, ha helyesen van felszerelve, elméletileg képes kb. 300 watt hőteljesítményt szolgáltatni az alvázán keresztül 25 ° C hőmérsékleten. És ha esetének hőmérséklete 100 ° C, akkor a tranzisztor képes 120 wattot adni, ami szintén nagyon sok. De ahhoz, hogy a tranzisztoros eset elvileg képes legyen ezt a hőt szolgáltatni, megfelelő munkakörülményeket kell biztosítani annak érdekében, hogy az idő előtt nem égessen el.

Az összes hálózati kapcsolót ilyen esetekben adják ki, amelyek könnyen felszerelhetők egy külső hűtőbordára - egy radiátorra. Ezenkívül a legtöbb esetben a kulcs vagy más eszköz fém felülete a kimeneti házban elektromosan kapcsolódik ennek a készüléknek egyik kivezetéséhez, például kollektorhoz vagy egy tranzisztor lefolyásához.

A radiátor feladata tehát: a tranzisztor és főként működési átmeneteinek a megengedett hőmérsékletet meg nem haladó hőmérsékleten tartása.

IGBT FGA25N120ANTD tranzisztor

Ha az eset szilícium tranzisztor teljesen fém, akkor a tipikus maximális hőmérséklet körülbelül 200 ° C, ha a tok műanyag, akkor 150 ° C. Az adatlapban könnyen megtalálja az adott tranzisztor maximális hőmérsékletére vonatkozó adatokat. Például az FGA25N120ANTD esetében jobb, ha hőmérséklete nem haladja meg a 125 ° C-ot.

Adatlap az FGA25N120ANTD készülékhez

Az összes alapvető hőparaméter ismeretében könnyű kiválasztani a megfelelő hűtőt. Elegendő megtudni annak a környezetnek a maximális hőmérsékletét, amelyben a tranzisztor működni fog, az energiát, amelyet a tranzisztornak el kell szétoszlatnia, majd kiszámítani a tranzisztor átmeneti hőmérsékletét, figyelembe véve a kristálytok, a krokusz-radiátor, a radiátor-környezeti csatlakozások hőellenállását, amely után meg kell választani a radiátort. , amellyel a tranzisztor hőmérséklete legalább kissé alacsonyabb lesz, mint a megengedett legnagyobb.

A radiátor kiválasztásánál és kiszámításánál a legfontosabb paraméter a hőállóság. Ez megegyezik a hőérintkezés felületén mért hőmérsékleti különbség fokban és az átadott teljesítmény arányával.

Ha a hőt a hővezetési folyamaton továbbítják, a hőellenállás állandó marad, amely nem függ a hőmérséklettől, hanem csak a hőérintkezés minőségétől.

Ha több átmenet létezik (termikus érintkezők), akkor a több egymást követő vegyületből álló átmenet hőellenállása megegyezik ezen vegyületek hőellenállásainak összegével.

Tehát, ha a tranzisztor egy radiátorra van felszerelve, akkor a hőátadás során a teljes hőellenállás megegyezik a hőellenállások összegével: kristály-tok, eset-radiátor, radiátor-környezet. Ennek megfelelően a kristály hőmérséklete ebben az esetben a következő képletnek felel meg:

Kristály hőmérséklete

Példaként vegye figyelembe azt az esetet, amikor ki kell választani egy radiátort két FGA25N120ANTD tranzisztorhoz, amelyek push-pull átalakító áramkörben fognak működni, mindegyik tranzisztor eloszlatva 15 watt hőteljesítményt, amelyet át kell adni a környezetnek, azaz a tranzisztorok kristályai radiátoron keresztül - a levegőbe.

Mivel két tranzisztor létezik, először egy tranzisztorhoz találunk egy radiátort, majd csak egy kétszer annyi hőátadó területtel rendelkező hűtőt veszünk fel, amelynek a hőellenállása fele annyi (szigetelő tömítéseket fogunk használni).

Példa a radiátor kiszámítására egy tranzisztorra

Hagyjuk, hogy készülékünk 45 ° C környezeti hőmérsékleten működjön. A kristály hőmérsékletet tartsa legfeljebb 125 ° C-on. Az adatlapban láthatjuk, hogy a beépített dióda esetében a kristályház hőellenállása nagyobb, mint a közvetlenül a kristályház hőhatása, IGBT, és egyenlő 2 ° C / W-val. Ezt az értéket vesszük figyelembe a kristályház hőállóságaként.

A szilikon szigetelő tömítés hőállósága körülbelül 0,5 ° C / W - ez lesz a ház-radiátor hőállósága. Most, megismerve a szétszórt energiát, a kristály maximális hőmérsékletét, a maximális környezeti hőmérsékletet, a kristály burkolat hőállóságát és a ház-radiátor hőállóságát, meghatározzuk a radiátor-környezet szükséges hőállóságát.

Hőszigetelő radiátor-környezet

Tehát ki kell választanunk egy hűtőt, hogy a hűtőkör hőállósága az adott körülmények között, 2,833 ° C / W vagy ennél alacsonyabb legyen. És milyen hőmérsékletre melegszik fel a radiátor a környezettel összehasonlítva?

Vegyük a radiátor-környezet határán a megállapított hőellenállást és szorozzuk meg a szétszórt energiával, például 15 watt esetén. A túlmelegedés körülbelül 43 ° C, azaz a hűtő hőmérséklete körülbelül 88 ° C. Mivel két tranzisztor lesz a körünkben, kétszer annyi energiát kell eloszlatni, ami azt jelenti, hogy radiátorra van szüksége, amelynek hőellenállása fele olyan kicsi, azaz 1,4 ° C / W vagy annál kevesebb.

A tranzisztor hűtőterületének meghatározása

Ha nincs lehetősége kiválasztani a megtalált hőállóságú hűtőt, akkor használhatja a régi jó empirikus módszert - lásd a referenciakönyv ütemezését. A környezet és a radiátor közötti hőmérsékleti különbség ismerete (példánkban 43 ° C), a szétszórt teljesítmény ismerete (példánkban két tranzisztor számára - kettő egyenként 15 W), megtaláljuk a szükséges radiátorterületet, azaz a radiátor teljes érintkezési felületét a környezeti levegővel (a egy példa - 400 cm2-es kettő).

Lásd még ebben a témában:Hüvelyk * fok / watt - mi ez a hűtőparaméter?

Lásd még az i.electricianexp.com oldalon:

  • Hüvelyk * fok / watt - mi ez a hűtőparaméter?
  • Hogyan válasszunk ki egy analóg tranzisztort?
  • Hogyan számolhatjuk az izzólámpa izzólámpáját névleges üzemmódban?
  • A tranzisztorok típusai és alkalmazása
  • Mi határozza meg a hosszú távon megengedett kábeláramot?

  •