Bagaimana mengira radiator untuk transistor

Selalunya apabila merancang peranti berkuasa pada transistor kuasa, atau menggunakan penggunaan penerus yang kuat dalam litar, kita menghadapi keadaan apabila perlu untuk menghilangkan banyak kuasa terma, diukur dalam unit, dan kadang kala puluhan watt.

Sebagai contoh, transistor FGA25N120ANTD IGBT Fairchild Semiconductor, jika dipasang dengan betul, secara teorinya mampu menyampaikan kira-kira 300 watt kuasa haba melalui casisnya pada suhu casis 25 ° C! Dan jika suhu kesnya adalah 100 ° C, maka transistor akan dapat memberikan 120 watt, yang juga cukup banyak. Tetapi bagi kes transistor, pada dasarnya, untuk dapat memberikan haba ini, perlu menyediakannya dengan keadaan kerja yang sepatutnya supaya ia tidak terbakar lebih awal daripada masa.

Semua suis kuasa dikeluarkan dalam kes sedemikian yang boleh dipasang dengan mudah pada sink haba luar - radiator. Selain itu, dalam kebanyakan kes, permukaan logam utama atau peranti lain dalam perumahan output disambung secara elektrik ke salah satu terminal peranti ini, sebagai contoh, kepada pengumpul atau pengaliran transistor.

Oleh itu, tugas radiator adalah tepat untuk memastikan transistor, dan terutamanya peralihan kerja, pada suhu tidak melebihi maksimum yang dibenarkan.

Jika kes itu silikon transistor benar-benar logam, maka suhu maksimum biasa adalah kira-kira 200 ° C, jika kesnya plastik, maka 150 ° C. Anda boleh mencari data pada suhu maksimum untuk transistor yang diberikan dalam datasheet. Contohnya, untuk FGA25N120ANTD, lebih baik jika suhunya tidak melebihi 125 ° C.

Mengetahui semua parameter terma asas, mudah untuk memilih radiator yang sesuai. Adalah mencukupi untuk mengetahui suhu ambien maksimum di mana transistor akan beroperasi, kuasa yang transistor akan hilang, kemudian mengira suhu peralihan transistor dengan mengambil kira daya tahan haba kes kristal, crocus-radiator, hubungan radiator-persekitaran, dan kemudiannya untuk memilih radiator , dengan mana suhu transistor akan sekurang-kurangnya sedikit lebih rendah daripada maksimum yang dibenarkan.

Parameter yang paling penting dalam pemilihan dan pengiraan radiator ialah rintangan haba. Ia sama dengan nisbah perbezaan suhu pada permukaan hubungan haba dalam darjah ke kuasa yang dihantar.

Apabila haba dipindahkan melalui proses pengaliran haba, rintangan haba kekal tetap, yang tidak bergantung kepada suhu, tetapi hanya bergantung pada kualiti hubungan terma.

Sekiranya terdapat beberapa peralihan (kenalan haba), maka rintangan haba peralihan, yang terdiri daripada beberapa sebatian berturut-turut, akan sama dengan jumlah resistensi termal sebatian ini.

Jadi, jika transistor dipasang pada radiator, maka jumlah rintangan haba semasa pemindahan haba akan sama dengan jumlah rintangan haba: kes kristal, radiator kes, radiator-persekitaran. Oleh itu, suhu kristal dalam kes ini mengikut formula:

Sebagai contoh, pertimbangkan kes apabila kita perlu memilih radiator untuk dua transistor FGA25N120ANTD, yang akan berfungsi dalam litar penukar tolak tarik, dengan setiap transistor melepaskan 15 watt kuasa haba yang mesti dipindahkan ke alam sekitar, iaitu dari kristal transistor melalui radiator - ke udara.

Oleh kerana terdapat dua transistor, pertama kita dapati radiator untuk satu transistor, selepas itu kita hanya mengambil radiator dengan dua kali lebih banyak kawasan pemindahan haba, dengan separuh sebanyak rintangan haba (kita akan menggunakan gasket penebat).

Biarkan peranti kami beroperasi pada suhu sekitar 45 ° C. Biarkan suhu kristal disimpan tidak melebihi 125 ° C. Dalam datasheet, kita melihat bahawa untuk diod terbina dalam, rintangan haba kes kristal adalah lebih besar daripada rintangan haba kes kristal secara langsung IGBT, dan ia adalah 2 ° C / W. Nilai ini akan diambil kira sebagai rintangan haba kes kristal.

Rintangan haba gasket penebat silikon adalah kira-kira 0.5 ° C / W - ini akan menjadi rintangan haba bagi radiator kes. Sekarang, mengetahui kuasa yang hilang, suhu kristal maksimum, suhu ambien maksimum, rintangan haba kes kristal dan rintangan termal radiator kes, kita dapati rintangan terma yang diperlukan bagi persekitaran radiator.

Oleh itu, kita perlu memilih radiator supaya rintangan haba persekitaran radiator diperolehi di bawah syarat-syarat yang diberikan iaitu 2.833 ° C / W atau kurang. Dan sejauh mana suhu dalam kes ini, radiator terlalu panas berbanding dengan alam sekitar?

Ambil rintangan termal yang terdapat di sempadan persekitaran radiator dan kalikan dengan kuasa yang hilang, untuk contoh kami 15 watt. Pemanasan melampau akan menjadi kira-kira 43 ° C, iaitu suhu radiator adalah kira-kira 88 ° C. Memandangkan terdapat dua transistor dalam litar kami, ia perlu untuk menghilangkan kuasa sebanyak dua kali lebih banyak, yang bermakna anda memerlukan radiator dengan rintangan haba separuh kecil, iaitu 1.4 ° C / W atau kurang.

Jika anda tidak mempunyai peluang untuk memilih radiator dengan rintangan haba yang dijumpai, maka anda boleh menggunakan kaedah empirikal lama yang baik - merujuk kepada jadual dari buku rujukan. Mengetahui perbezaan suhu di antara alam sekitar dan radiator (untuk contoh kami, 43 ° C), mengetahui kuasa yang hilang (untuk contoh kita, untuk dua transistor - dua daripada 15 W setiap satu), kita dapati kawasan radiator yang diperlukan, iaitu kawasan sentuhan keseluruhan radiator dengan udara ambien satu contoh - dua daripada 400 cm2).

Lihat juga topik ini:Inch * degree / watt - apakah parameter radiator ini?