Kā aprēķināt tranzistora radiatoru

Bieži vien, projektējot jaudīgu ierīci uz strāvas tranzistoriem vai ķēroties pie jaudīga taisngrieža izmantošanas ķēdē, mēs saskaramies ar situāciju, kad ir nepieciešams izkliedēt daudz siltumenerģijas, mērot vienībās, un dažreiz desmitiem vatu.

Piemēram, Fairchild Semiconductor FGA25N120ANTD IGBT tranzistors, ja tas ir pareizi uzstādīts, teorētiski spēj no šasijas piegādāt apmēram 300 vatu siltumenerģijas, ja šasijas temperatūra ir 25 ° C! Un, ja tā korpusa temperatūra ir 100 ° C, tad tranzistors spēs dot 120 vati, kas arī ir diezgan daudz. Bet, lai tranzistora korpuss principā spētu dot šo siltumu, ir jānodrošina tas ar piemērotiem darba apstākļiem, lai tas pirms laika neizdegtu.

Visi strāvas slēdži tiek izsniegti šādos gadījumos, kurus var viegli uzstādīt uz ārēja siltuma izlietnes - radiatora. Turklāt vairumā gadījumu atslēgas vai citas ierīces metāla virsma izvades korpusā ir elektriski savienota ar vienu no šīs ierīces spailēm, piemēram, ar kolektoru vai ar tranzistora kanalizāciju.

Tātad radiatora uzdevums ir precīzi uzturēt tranzistoru un galvenokārt tā darba pārejas temperatūrā, kas nepārsniedz maksimāli pieļaujamo.

Ja lieta silīcija tranzistors pilnīgi metāls, tad tipiskā maksimālā temperatūra ir aptuveni 200 ° C, ja korpuss ir plastmasas, tad 150 ° C. Tehnisko datu lapā viegli varat atrast datus par maksimālo temperatūru konkrētam tranzistoram. Piemēram, FGA25N120ANTD ir labāk, ja tā temperatūra nepārsniedz 125 ° C.

Zinot visus pamata siltuma parametrus, ir viegli izvēlēties piemērotu radiatoru. Pietiek, lai uzzinātu maksimālo vides temperatūru, kurā tranzistors darbosies, jaudu, kas tranzistoram būs jāizkliedē, pēc tam aprēķina tranzistora pārejas temperatūru, ņemot vērā kristāla korpusa, krokuss-radiatora, radiatora-vides savienojumu siltumizturības, pēc kura atliek izvēlēties radiatoru. , ar kuru tranzistora temperatūra būs vismaz nedaudz zemāka par maksimāli pieļaujamo.

Vissvarīgākais parametrs radiatora izvēlē un aprēķinā ir siltuma pretestība. Tas ir vienāds ar temperatūras starpības attiecību pret termiskā kontakta virsmu grādos un pārnesto jaudu grādos.

Kad siltums tiek pārnests caur siltuma vadīšanas procesu, siltumizturība paliek nemainīga, kas nav atkarīga no temperatūras, bet ir atkarīga tikai no termiskā kontakta kvalitātes.

Ja ir vairākas pārejas (termiskie kontakti), tad pārejas termiskā pretestība, kas sastāv no vairākiem sērijas savienojumiem, būs vienāda ar šo savienojumu termiskās pretestības summu.

Tātad, ja tranzistors ir uzstādīts uz radiatora, tad kopējā siltuma pretestība siltuma pārneses laikā būs vienāda ar termisko pretestību summu: kristāla korpuss, korpusa radiators, radiatora vide. Attiecīgi kristāla temperatūra šajā gadījumā ir šāda formula:

Kā piemēru apsveriet gadījumu, kad mums jāizvēlas radiators diviem tranzistoriem FGA25N120ANTD, kas darbosies push-pull pārveidotāja ķēdē, katram tranzistoram izkliedējot 15 vatu siltumenerģijas, kas jāpārnes uz vidi, t.i. tranzistoru kristāli caur radiatoru - gaisā.

Tā kā ir divi tranzistori, vispirms mēs atrodam radiators vienam tranzistoram, pēc kura mēs vienkārši ņemam radiatoru ar divreiz lielāku siltuma pārneses laukumu, ar pusi mazāk siltuma pretestības (mēs izmantosim izolācijas blīves).

Ļaujiet mūsu ierīcei darboties 45 ° C apkārtējā temperatūrā. Ļaujiet kristāla temperatūrai būt ne augstākai par 125 ° C. Tehnisko datu lapā mēs redzam, ka iebūvētajai diodei kristāla korpusa siltumizturība ir lielāka par kristāla korpusa siltuma pretestību tieši IGBT, un tā ir vienāda ar 2 ° C / W. Šī vērtība tiks ņemta vērā kā kristāla korpusa siltumizturība.

Silikona izolācijas blīves siltumizturība ir aptuveni 0,5 ° C / W - tā būs korpusa radiatora siltumizturība. Tagad, zinot izkliedēto jaudu, kristāla maksimālo temperatūru, maksimālo apkārtējās vides temperatūru, kristāla apvalka termisko pretestību un apvalka radiatora termisko pretestību, mēs atrodam radiatora vides nepieciešamo termisko pretestību.

Tātad mums jāizvēlas radiators tā, lai apstākļos, kad temperatūra ir 2,833 ° C / W, iegūtu radiatora vides siltuma pretestību. Un kādā temperatūrā šajā gadījumā radiators pārkarst, salīdzinot ar apkārtējo vidi?

Ņemiet atrasto siltuma pretestību pie radiatora un apkārtējās vides robežas un reiziniet ar izkliedēto jaudu, piemēram, 15 vati. Pārkaršana būs aptuveni 43 ° C, t.i., radiatora temperatūra būs aptuveni 88 ° C. Tā kā mūsu ķēdē būs divi tranzistori, būs nepieciešams divreiz vairāk izkliedēt jaudu, kas nozīmē, ka jums ir nepieciešams radiators, kura siltuma pretestība ir puse tik maza, tas ir, 1,4 ° C / W vai mazāks.

Ja jums nav iespējas izvēlēties radiatoru ar atrasto termisko pretestību, tad varat izmantot veco labo empīrisko metodi - skatiet grafiku no atsauces grāmatas. Zinot temperatūras starpību starp vidi un radiatoru (mūsu piemēram, 43 ° C), zinot izkliedēto jaudu (mūsu piemēram, diviem tranzistoriem - katram pa diviem no 15 W), mēs atrodam nepieciešamo radiatora laukumu, tas ir, radiatora kopējo kontakta laukumu ar apkārtējo gaisu (mūsu piemērs - divi no 400 cm2).

Skatīt arī par šo tēmu:Collas * grāds / vats - kāds ir šī radiatora parametrs?