Како израчунати радијатор за транзистор

Често, приликом дизајнирања снажног уређаја на транзисторима снаге или прибјегавању употреби моћног исправљача у кругу, сусрећемо се са ситуацијом када је потребно расподијелити пуно топлотне снаге, измјерено у јединицама, а понекад и десетинама вата.

На пример, ФГА25Н120АНТД ИГБТ транзистор Фаирцхилд Семицондуцтор, ако је правилно инсталиран, теоретски је способан да испоручи око 300 вата топлотне енергије кроз своје шасије при температури шасије од 25 ° Ц! А ако је температура његовог кућишта 100 ° Ц, тада ће транзистор моћи да даје 120 вата, што је такође доста. Али да би случај транзистора могао у принципу давати ову топлоту, потребно му је обезбедити одговарајуће радне услове како се не би прегорио пре времена.

Сви прекидачи за напајање се издају у таквим случајевима који се могу лако уградити на спољни хладњак - радијатор. Штавише, у већини случајева метална површина кључа или другог уређаја у излазном кућишту електрично је повезана на један од терминала овог уређаја, на пример, на колектор или на одвод транзистора.

Дакле, задатак радијатора је управо да држи транзистор, а углавном његове радне прелазе, на температури која не прелази максимално дозвољену.

Ако је случај транзистор силицијума потпуно метални, тада је типична максимална температура око 200 ° Ц, ако је кућиште пластично, онда 150 ° Ц. У табели можете лако пронаћи податке о максималној температури за одређени транзистор. На пример, за ФГА25Н120АНТД је боље ако његова температура не пређе 125 ° Ц.

Знајући све основне топлотне параметре, лако је одабрати одговарајући радијатор. Довољно је сазнати максималну температуру околине у којој ће транзистор радити, снагу коју ће транзистор морати да распрши, затим израчунати температуру преласка транзистора узимајући у обзир топлотне отпорности кристалног кућишта, крокус-радијатора, радијатора и окружења, након чега остаје да изабере радијатор , са којом ће температура транзистора бити најмање нешто нижа од максимално дозвољене.

Најважнији параметар у избору и прорачуну радијатора је топлотни отпор. Она је једнака односу разлике температуре на површини топлотног контакта у степенима у односу на пренесену снагу.

Када се топлота преноси процесом топлотне проводљивости, топлотни отпор остаје константан, што не зависи од температуре, већ зависи само од квалитета термичког контакта.

Ако постоји неколико прелаза (топлотних контаката), тада ће топлотни отпор прелаза, који се састоји од више узастопних једињења, бити једнак збиру топлотних отпора ових једињења.

Дакле, ако је транзистор монтиран на радијатор, тада ће укупни топлотни отпор током преноса топлоте бити једнак збиру топлотних отпора: кристални случај, кућиште-радијатор, окружење радијатора. Према томе, температура кристала је у овом случају према формули:

Као пример, узмимо случај када требамо одабрати радијатор за два транзистора ФГА25Н120АНТД, који ће радити у склопном претварачу са потисним извлачењем, при чему сваки транзистор троши 15 вата топлотне снаге, који мора бити пренесен у окружење, тј. Из кристали транзистора путем радијатора - у ваздух.

Пошто постоје два транзистора, прво пронађемо радијатор за један транзистор, након чега узмемо радијатор са дупло већом површином преноса топлоте, са упола мање термичког отпора (користићемо изолационе заптивке).

Нека наш уређај ради на собној температури од 45 ° Ц. Нека температура кристала не буде виша од 125 ° Ц. У податковном листу видимо да је за уграђену диоду топлотни отпор кристалног кућишта већи од топлотног отпора кућишта кристала директно ИГБТ, а једнак је 2 ° Ц / В. Ова вредност ће се узети у обзир као топлотна отпорност кристалног кућишта.

Термичка отпорност силиконске изолационе заптивке је око 0,5 ° Ц / В - то ће бити топлотни отпор кућишта-радијатора. Сада, знајући распршену снагу, максималну температуру кристала, максималну амбијенталну температуру, топлотни отпор кућишта кристала и топлотни отпор кућишта-радијатора, проналазимо потребан топлотни отпор околине радијатора.

Дакле, морамо изабрати радијатор тако да се топлотни отпор околине радијатора добије под датим условима од 2.833 ° Ц / В или мање. И на којој се температури у овом случају радијатор прегрева у поређењу са окружењем?

Узмите пронађени топлотни отпор на граници околине радијатора и помножите са распршеном снагом, за наш пример 15 вата. Прегревање ће бити око 43 ° Ц, тј. Температура радијатора ће бити око 88 ° Ц. Будући да ће у нашем кругу бити два транзистора, бит ће потребно расподијелити снагу двоструко више, што значи да вам је потребан радијатор са топлотним отпором који је упола мањи, односно 1,4 ° Ц / В или мањи.

Ако немате могућност да изаберете радијатор са утврђеним топлотним отпором, онда можете користити добру стару емпиријску методу - погледајте распоред из референтне књиге. Знајући температурну разлику између околине и радијатора (на пример, 43 ° Ц), знајући распршену снагу (за наш пример, за два транзистора - два од 15 В сваки), проналазимо потребну површину радијатора, то јест укупну додирну површину радијатора са околним ваздухом (за наш пример - две од 400 цм2).

Погледајте и ову тему:Инчни * степен / ват - шта је овај параметар радијатора?