Bir transistör için radyatör nasıl hesaplanır

Genellikle, güç transistörleri üzerinde güçlü bir cihaz tasarlarken veya devrede güçlü bir doğrultucu kullanımına başvururken, çok fazla termal gücü, birim olarak ölçülen ve bazen onlarca watt'ın dağıtılması gerektiğinde bir durumla karşı karşıyayız.

Örneğin, Fairchild Semiconductor'un FGA25N120ANTD IGBT transistörü, doğru şekilde monte edilirse, teorik olarak şasisi üzerinden 25 ° C şasi sıcaklığında yaklaşık 300 watt termal güç iletme kapasitesine sahiptir! Durumunun sıcaklığı 100 ° C ise, transistör 120 watt verebilir, bu da oldukça fazladır. Ancak transistör kasasının prensip olarak bu ısıyı verebilmesi için, önceden yanmaması için uygun çalışma koşullarını sağlamak gerekir.

Tüm güç anahtarları, harici bir soğutucuya - bir radyatöre kolayca monte edilebilecek durumlarda verilir. Ayrıca, çoğu durumda, anahtarın veya çıkış mahfazasındaki başka bir cihazın metal yüzeyi, bu cihazın terminallerinden birine, örneğin toplayıcıya veya transistörün tahliyesine elektriksel olarak bağlıdır.

Bu nedenle, radyatörün görevi, transistörü ve esas olarak çalışma geçişlerini, izin verilen maksimum değeri aşmayan bir sıcaklıkta tutmaktır.

Durum silikon transistör Tamamen metal, daha sonra tipik maksimum sıcaklık yaklaşık 200 ° C'dir, eğer kasa plastikse, o zaman 150 ° C'dir. Veri sayfasında belirli bir transistörün maksimum sıcaklığı hakkındaki verileri kolayca bulabilirsiniz. Örneğin, FGA25N120ANTD için sıcaklığının 125 ° C'yi geçmemesi daha iyidir.

Tüm temel termal parametreleri bilerek, uygun bir radyatör seçmek kolaydır. Transistörün çalışacağı ortamın maksimum sıcaklığını, transistörün dağıtması gereken gücü bulmak, daha sonra bir radyatör seçmek için kalır, daha sonra bir radyatör seçmek için transistörün geçiş sıcaklığını hesaplamak yeterlidir. Transistörün sıcaklığı izin verilen maksimum değerden en az biraz daha düşük olacaktır.

Radyatörün seçiminde ve hesaplamasında en önemli parametre termal dirençtir. Termal temasın yüzeyindeki sıcaklık farkının, iletilen güce derece cinsinden oranına eşittir.

Isı iletimi işleminden ısı aktarıldığında, ısıl direnç, sıcaklığa bağlı olmayan, ancak sadece termal temasın kalitesine bağlı olan sabit kalır.

Birkaç geçiş (termal kontaklar) varsa, birkaç ardışık bileşikten oluşan geçişin termal direnci, bu bileşiklerin termal dirençlerinin toplamına eşit olacaktır.

Bu nedenle, transistör bir radyatöre monte edilirse, ısı transferi sırasında toplam termal direnç, termal dirençlerin toplamına eşit olacaktır: kristal kasa, kasa-radyatör, radyatör ortamı. Buna göre, kristal sıcaklığı bu durumda aşağıdaki formüle göre yapılır:

Örnek olarak, iki transistör FGA25N120ANTD için bir itme-çekme dönüştürücü devresinde çalışacak bir radyatör seçmemiz gerektiğinde, her bir transistörün çevreye aktarılması gereken 15 watt termal güç harcaması durumunda, yani bir radyatörden havaya transistör kristalleri.

İki transistör olduğundan, önce bir transistör için bir radyatör buluyoruz, bundan sonra sadece iki kat daha fazla ısı transfer alanına sahip, yarısı termal dirence sahip bir radyatör alıyoruz (yalıtım contaları kullanacağız).

Cihazımızın 45 ° C ortam sıcaklığında çalışmasına izin verin. Kristal sıcaklığı 125 ° C'den yüksek tutulmamalıdır. Veri sayfasında, dahili diyot için kristal kasanın termal direncinin, kristal kasanın doğrudan IGBT'nin termal direncinden daha büyük olduğunu ve 2 ° C / W'ye eşit olduğunu görüyoruz. Bu değer, kristal kasanın termal direnci olarak dikkate alınacaktır.

Silikon yalıtım contasının termal direnci yaklaşık 0.5 ° C / W'dir - bu, kasa radyatörünün termal direnci olacaktır. Şimdi, harcanan gücü, kristalin maksimum sıcaklığını, maksimum ortam sıcaklığını, kristal gövdenin termal direncini ve gövde radyatörünün termal direncini bilerek, radyatör ortamının gerekli termal direncini buluyoruz.

Bu nedenle, radyatör ortamının termal direncinin verilen 2.833 ° C / W veya daha düşük koşullar altında elde edilmesi için bir radyatör seçmeliyiz. Ve bu durumda radyatör çevreye kıyasla hangi sıcaklıkta aşırı ısınıyor?

Bulunan termal direnci radyatör-çevre sınırında alın ve örneğin 15 watt için harcanan güçle çarpın. Aşırı ısınma yaklaşık 43 ° C olacaktır, yani radyatörün sıcaklığı yaklaşık 88 ° C olacaktır. Devremizde iki transistör olacağından, gücü iki kat daha fazla dağıtmak gerekecektir, bu da termal direnci yarı yarıya yani 1.4 ° C / W veya daha az olan bir radyatöre ihtiyacınız olduğu anlamına gelir.

Bulunan termal dirence sahip bir radyatör seçme şansınız yoksa, eski ampirik yöntemi kullanabilirsiniz - referans kitabından programa bakın. Çevre ve radyatör arasındaki sıcaklık farkını bilmek (örneğimiz için 43 ° C), harcanan gücü bilmek (örneğimiz için, iki transistör için - her biri 15 W'dan ikisi), gerekli radyatör alanını, yani radyatörün ortam havasıyla toplam temas alanını (bizim için bir örnek - 400 cm2'den iki).

Ayrıca bu konuya bakın:İnç * derece / watt - bu radyatör parametresi nedir?