Kaip apskaičiuoti tranzistoriaus radiatorių

Dažnai, suprojektuodami galingą prietaisą ant galios tranzistorių arba imdamiesi galingo lygintuvo naudojimo grandinėje, susiduriame su situacija, kai reikia išsklaidyti daug šiluminės galios, matuojamos vienetais, o kartais ir dešimtimis vatų.

Pavyzdžiui, jei teisingai sumontuotas Fairchild Semiconductor FGA25N120ANTD IGBT tranzistorius, teoriškai sugeba per savo važiuoklę tiekti apie 300 vatų šiluminės galios, kai važiuoklės temperatūra yra 25 ° C! Ir jei jo korpuso temperatūra yra 100 ° C, tada tranzistorius galės duoti 120 vatų, o tai taip pat yra gana daug. Bet norint, kad tranzistoriaus dėklas iš principo galėtų suteikti šią šilumą, būtina suteikti jam tinkamas darbo sąlygas, kad jis neišdegtų anksčiau laiko.

Visi maitinimo jungikliai yra išduodami tokiais atvejais, kuriuos galima lengvai įmontuoti į išorinę šilumos kriauklę - radiatorių. Be to, daugeliu atvejų rakto ar kito įtaiso metalinis paviršius išvesties korpuse yra elektriškai sujungtas su vienu iš šio prietaiso gnybtų, pavyzdžiui, prie kolektoriaus arba tranzistoriaus nutekėjimo.

Taigi, radiatoriaus užduotis yra tiksliai išlaikyti tranzistorių, o daugiausia jo darbinius perėjimus, ne aukštesnėje nei leistina temperatūroje.

Jei byla silicio tranzistorius visiškai metalinis, tada tipiška maksimali temperatūra yra maždaug 200 ° C, jei korpusas yra plastikinis, tada 150 ° C. Duomenų lape galite lengvai rasti duomenų apie maksimalią tam tikro tranzistoriaus temperatūrą. Pavyzdžiui, FGA25N120ANTD yra geriau, jei jo temperatūra neviršija 125 ° C.

Žinant visus pagrindinius šiluminius parametrus, nesunku išsirinkti tinkamą radiatorių. Pakanka išsiaiškinti maksimalią aplinkos temperatūrą, kurioje tranzistorius veiks, kokią galią jis turės išsklaidyti, tada apskaičiuoti tranzistoriaus pereinamąją temperatūrą, atsižvelgiant į krištolo korpuso, krokuso-radiatoriaus, radiatoriaus-aplinkos jungčių šiluminę varžą, po kurios belieka pasirinkti radiatorių. su kuriomis tranzistoriaus temperatūra bus bent šiek tiek žemesnė nei maksimali leistina.

Svarbiausias parametras renkantis ir apskaičiuojant radiatorių yra šiluminė varža. Jis lygus šiluminio kontakto paviršiaus temperatūros skirtumo laipsniais ir perduodamos galios santykiu laipsniais.

Kai šiluma perduodama per šilumos laidumo procesą, šiluminė varža išlieka pastovi, kuri nepriklauso nuo temperatūros, o priklauso tik nuo šiluminio kontakto kokybės.

Jei yra keli perėjimai (šiluminiai kontaktai), tada perėjimo šiluminė varža, susidedanti iš kelių iš eilės einančių junginių, bus lygi šių junginių šiluminės varžos sumai.

Taigi, jei tranzistorius sumontuotas ant radiatoriaus, tada bendra šiluminė varža šilumos perdavimo metu bus lygi šiluminių varžų sumai: krištolo dėžė, korpuso radiatorius, radiatoriaus aplinka. Taigi kristalų temperatūra šiuo atveju yra pagal formulę:

Kaip pavyzdį apsvarstykite atvejį, kai mums reikia pasirinkti dviejų tranzistorių FGA25N120ANTD radiatorių, kuris veiks push-pull keitiklio grandinėje, kai kiekvienas tranzistorius išsklaidys 15 vatų šiluminės galios, kuri turi būti perduota aplinkai, t. tranzistorių kristalai per radiatorių - į orą.

Kadangi yra du tranzistoriai, pirmiausia randame vieno tranzistoriaus radiatorių, po kurio tiesiog imame radiatorių, kurio šilumos perdavimo plotas yra dvigubai didesnis, o šiluminė varža yra perpus mažesnė (naudosime izoliacinius tarpiklius).

Leiskite mūsų prietaisui veikti esant 45 ° C aplinkos temperatūrai. Tegul kristalų temperatūra turi būti ne aukštesnė kaip 125 ° C. Duomenų lape matome, kad įmontuoto diodo krištolo korpuso šiluminė varža yra didesnė už kristalinio korpuso šiluminę varžą tiesiogiai IGBT ir yra lygi 2 ° C / W. Į šią vertę bus atsižvelgiama kaip į krištolo korpuso šiluminę varžą.

Silikono izoliacinės tarpinės šiluminė varža yra apie 0,5 ° C / W - tai bus korpuso radiatoriaus šiluminė varža. Dabar, žinodami išsklaidytą galią, maksimalią kristalų temperatūrą, maksimalią aplinkos temperatūrą, krištolo korpuso šiluminę varžą ir korpuso radiatoriaus šiluminę varžą, nustatome reikiamą radiatoriaus aplinkos šiluminę varžą.

Taigi, mes turime pasirinkti radiatorių taip, kad esant nustatytoms 2,833 ° C / W sąlygoms būtų gauta radiatoriaus aplinkos šiluminė varža. Ir kokia oro temperatūra tokiu atveju perkaista, palyginti su aplinka?

Paimkite rastą šiluminę varžą ties radiatoriaus ir aplinkos riba ir padauginkite iš išsklaidytos galios, pavyzdžiui, 15 vatų. Perkaitimas bus apie 43 ° C, t.y., radiatoriaus temperatūra bus apie 88 ° C. Kadangi mūsų grandinėje bus du tranzistoriai, galią reikės paskirstyti dvigubai daugiau - tai reiškia, kad jums reikia radiatoriaus, kurio šiluminė varža yra perpus mažesnė, tai yra 1,4 ° C / W ar mažesnė.

Jei neturite galimybės pasirinkti radiatoriaus, kurio šiluminė varža nustatyta, tuomet galite naudoti seną gerą empirinį metodą - žiūrėkite tvarkaraštį iš informacinės knygos. Žinodami aplinkos ir radiatoriaus temperatūros skirtumą (mūsų pavyzdyje 43 ° C), žinodami išsklaidytą galią (mūsų pavyzdyje, dviem tranzistoriams - po du po 15 W), rasime reikiamą radiatoriaus plotą, tai yra, bendrą radiatoriaus sąlyčio su aplinkos oru plotą (mūsų pavyzdys - du iš 400 cm2).

Taip pat žiūrėkite šia tema:Colių * laipsnis / vatas - koks yra šio radiatoriaus parametras?