Как рассчитать радиатор для транзистора
Нередко, проектируя мощное устройство на силовых транзисторах, или прибегая к использованию в схеме мощного выпрямителя, мы сталкиваемся с ситуацией, когда необходимо рассеивать очень много тепловой мощности, измеряемой единицами, а иногда и десятками ватт.
К примеру IGBT-транзистор FGA25N120ANTD от Fairchild Semiconductor, если его правильно смонтировать, теоретически способен отдать через свой корпус порядка 300 ватт тепловой мощности при температуре корпуса в 25 °C! А если температура его корпуса будет 100 °C, то транзистор сможет отдавать 120 ватт, что тоже совсем немало. Но для того чтобы корпус транзистора в принципе смог отдать это тепло, необходимо обеспечить ему надлежащие рабочие условия, чтобы он раньше времени не сгорел.
Все силовые ключи выпускаются в таких корпусах, которые можно легко установить на внешний теплоотвод — радиатор. При этом в большинстве случаев металлическая поверхность ключа или другого устройства в выводном корпусе, электрически соединена с одним из выводов данного устройства, например с коллектором или со стоком транзистора.
Так вот, задача радиатора как раз и состоит в том, чтобы удержать транзистор, и главным образом его рабочие переходы, при температуре, не превышающей максимально допустимую.
Если корпус кремниевого транзистора полностью металлический, то типичная максимальная температура составляет примерно 200 °C, если же корпус пластиковый, то 150 °C. Данные о максимальной температуре для того или иного транзистора вы сможете легко найти в даташите. Например для FGA25N120ANTD лучше если его температура не будет превышать 125 °C.
Зная все основные тепловые параметры, несложно подобрать подходящий радиатор. Достаточно лишь выяснить максимальную температуру окружающей среды, в которой будет работать транзистор, мощность, которую должен будет рассеивать транзистор, затем подсчитать температуру переходов транзистора с учетом тепловых сопротивлений соединений кристалл-корпус, кропус-радиатор, радиатор-окружающая среда, после чего останется выбрать радиатор, с которым температура транзистора будет хотя бы немного ниже максимально допустимой.
Важнейшим параметром при подборе и расчете радиатора является тепловое сопротивление. Оно равно отношению величины перепада температур на поверхности теплового контакта в градусах к передаваемой мощности.
Когда тепло передается посредством процесса теплопроводности, то тепловое сопротивление остается величиной постоянной, которая не зависит от температуры, а зависит лишь от качества теплового контакта.
Если переходов (тепловых контактов) несколько, то тепловое сопротивление перехода, состоящего из нескольких последовательных соединений, окажется равно сумме тепловых сопротивлений этих соединений.
Так, если транзистор будет смонтирован на радиатор, то общее тепловое сопротивление при теплопередаче будет равно сумме тепловых сопротивлений: кристалл-корпус, корпус-радиатор, радиатор-окружающая среда. Соответственно температура кристалла находится в этом случае по формуле:
Для примера рассмотрим случай, когда нам необходимо подобрать радиатор для двух транзисторов FGA25N120ANTD, которые будут работать в схеме двухтактного преобразователя (push-pull), причем на каждом транзисторе будет рассеиваться по 15 ватт тепловой мощности, которую необходимо передать в окружающую среду, то есть от кристаллов транзисторов через радиатор — воздуху.
Поскольку транзисторов два, то сначала найдем радиатор для одного транзистора, после чего просто возьмем радиатор с вдвое большей площадью теплообмена, с вдвое меньшим тепловым сопротивлением (будем использовать изолирующие прокладки).
Пусть наше устройство будет работать при температуре окружающей среды в 45°C. Пусть температура кристалла удерживается не выше 125°C. В даташите видим, что для встроенного диода тепловое сопротивление кристалл-корпус больше теплового сопротивления кристалл-корпус непосредственно IGBT, и оно равно 2 °C/Вт. Это значение и будем брать в расчет в качестве теплового сопротивления кристалл-корпус.
Тепловое сопротивление силиконовой изолирующей прокладки составляет порядка 0,5 °C/Вт — это и будет тепловое сопротивление корпус-радиатор. Теперь, зная рассеиваемую мощность, максимальную температуру кристалла, максимальную температуру окружающей среды, тепловое сопротивление кристалл-корпус и тепловое сопротивление корпус-радиатор, найдем необходимое тепловое сопротивление радиатор-окружающая среда.
Итак, нам необходимо подобрать такой радиатор, чтобы тепловое сопротивление радиатор-окружающая среда получилось в данных условиях 2,833 °C/Вт или меньше. И до какой температуры в этом случае перегреется радиатор по сравнению с окружающей средой?
Возьмем найденное тепловое сопротивление на границе радиатор-окружающая среда, и умножим на рассеиваемую мощность, для нашего примера 15 Вт. Перегрев составит около 43 °C, то есть температура радиатора будет около 88 °C. Поскольку транзисторов в нашей схеме будет два, то и мощности рассеять нужно будет вдвое больше, значит необходим радиатор с тепловым сопротивлением вдвое меньшим, то есть 1,4 °C/Вт или меньше.
Если у вас нет возможности подобрать радиатор именно с найденным тепловым сопротивлением, то можно воспользоваться старым добрым эмпирическим методом — обратиться к графику из справочника. Зная разность температур окружающая среда — радиатор (для нашего примера 43 °C), зная рассеиваемую мощность (для нашего примера для двух транзисторов — два по 15 Вт), находим необходимую площадь радиатора, то есть общую площадь контакта радиатора с окружающим воздухом (для нашего примера — два по 400 кв.см).
- Управление симистором: управление мощной нагрузкой на переменном токе
- Кварцевый резонатор — структура, принцип работы, как проверить
- Биполярные и полевые транзисторы — в чем различие
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Практическая электроника
Подписывайтесь на канал в Telegram про электронику для профессионалов и любителей: Практическая электроника на каждый день
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Выбор Радиатора
Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.
Поделиться
Последние посетители 0 пользователей онлайн
- Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу
Объявления
Сообщения
Жаль что нет плат 240 и 520
Выход посадить на оптрон, а выхрд оптрона подключить в точке Р7, с корректировкой цепочек ризисторов Р7/Р19 цепочка нак на выходе обычного обратнохода. Но. Сначала померить чего там в на входах лм и юс при нужном выходном напряжегии, записать на бумажку, затем вводить свои доработки, и подгонять номиналы под нужные напруги на выводаз микросхем.
Это плата подачи 220в на блок питания малины. Это работает так, нажал фиксируемую кнопку — малина включилась, нажал еще раз — пошла команда на малину на выключение, но плата должна держать малину включенной некоторое время А теперь к теме, как я понимаю, то обмотка реле (вернее задержка) в этой схеме управляется транзистором Q1 от вывода OUT таймера NE555P, либо от замыкания контактов переключателя. Мне на самом деле абсолютно не нужна точность и возможность регулировки задержки, только задержка около минуты после размыкания контактов. На контактах 13в. Что можно сделать?
Чтобы не гадать оригинальность на кофейной гуще, соберите по-быстрому релаксационник на ОУ (можно взять панельку и навесом на ней спаять), и проверьте скорость нарастания осциллографом. Это сразу намекнет на оригинальность. Если скорость нарастания в даташитных пределах — можно замерить входной ток при помощи высокоомного резистора, килоом на 10 (это сразу позволит понять, есть ли полевики на входе или вам подсунули кристалл лм833 под маркировкой тл082). Я проверяю генераторами по такой схеме: Их не обязательно питать от двуполярки. Это конечно не «даташитный» метод замера, но сгодится для быстрой оценки, чтоб не городить всякие генераторы на быстрой логике для схем повторителя.
Сейчас продаются платы QUAD606,707 на алиэкспресс, ценник дешевый в районе 2000-3000р за пару. На удивление комплектация нормальная. А 405-х я с алиэкспресс переделал в mod3 несколько экземпляров. Там переделок на вечер, а звучать начинает. Файл с переделками я выкладывал на форуме. Конечно ОУ и выходные и предвыходные транзисторы менять нужно тоже. 707-й с алиэкспресса только планирую для интереса, сравню потом с переделанным 405-м.
Вопрос такой. Есть влияние на качество звука при питании всех ламп одного канала лампового умзч от одной обмотки накала? Или входной каскад, лучше не питать с одной обмотки с выходным каскадом? Все лампы косвенного накала.
У меня нормально работал, но напряжение больше 3 В не давал. Делал по схеме из журнала Радио, приведенной ниже, там вообще 1,5 В.
Дюйм*градус/ватт — что это за такой параметр радиатора?
Подходя к вопросу о выборе радиатора для силового транзистора или мощного диода, мы, как правило, уже имеем результат предварительно произведенных расчетов относительно той мощности, которую компоненту необходимо будет рассеять через радиатор об окружающий воздух. В одном случае это будет 5 ватт, в другом 20 и т. д.
Для рассеивания большей мощности потребуется радиатор с большей площадью контакта поверхности с воздухом, а если для того же транзистора, работающего в том же режиме, взять радиатор поменьше, то и нагрев радиатора будет сильнее.
Таким образом, для одного и того же ключа справедливым оказывается утверждение: чем больше площадь контактирующей с воздухом поверхности радиатора — тем больше тепла будет рассеяно, и тем меньше нагреется при этом радиатор. То есть чем длиннее радиатор и чем более разветвлен его профиль — тем лучше он будет рассеивать тепло и, соответственно, меньше будет разогреваться.
Если для примера рассмотреть два радиатора, выполненных из профиля одинаковых размера и формы, но разной длины, то более длинный радиатор станет рассеивать тепло быстрее, нежели более короткий. Именно с данным положением тесно связан параметр дюйм*градус/ватт, нормируемый для большинства радиаторов, предлагаемых сегодня на рынке, и называемый «удельное тепловое сопротивление». В этом параметре нет данных о площади, за то есть данные о длине.
Суть данной величины
Дюйм*градус/ватт — величина, применяемая вынужденно. Она относится не конкретно к радиатору, а к металлическому профилю, по сути — к форме профиля, к поперечным размерам профиля металла, от которого данный кусок под названием «радиатор» отрезан. Радиатор длиной в 1 дюйм будет иметь вдвое больше градус/ватт, чем радиатор длиной в 2 дюйма, изготовленный из того же металла точно такого же профиля.
Вдвое более короткий радиатор разогреется на вдвое большее количество градусов относительно окружающего воздуха при одной и той же передаваемой ему тепловой мощности. И чтобы радиатор длиной в 2 дюйма из нашего примера нагрелся так же, как радиатор длиной в 1 дюйм из того же профиля, к нему потребуется подводить вдвое большее количество ватт в форме тепла.
Таким образом, мы получаем простую интерпретацию относительно параметра дюйм*градус/ватт, указываемого для того или иного радиатора. Данный параметр показывает, сколько дюймов радиатора (в длину!) выбранного профиля необходимо использовать, чтобы при непрерывном рассеивании мощности в 1 ватт получить между поверхностью радиатора и окружающим воздухом разность температур в 1°C. Очевидно, этот параметр применим только к тем радиаторам, профиль которых (форма поперечного сечения) по всей длине одинаков.
Зададимся например количеством ватт, которые необходимо рассеять. Зададимся разностью температур, которую между поверхностью радиатора и воздухом необходимо при этом получить — это есть тепловое сопротивление.
Теперь, зная параметр дюйм*градус/ватт легко вычислим требуемую длину радиатора, просто разделив его на полученное тепловое сопротивление. Так мы убедились, что параметр дюйм*градус/ватт — параметр профиля радиатора, сам по себе никак не связанный с его длиной. Можно просто разделить данный параметр на длину имеющегося радиатора в дюймах и таким образом точно получить величину его теплового сопротивления.
Пример расчета
Допустим, имеется радиатор с параметром «удельное тепловое сопротивление» равным 3,1 дюйм*градус/ватт. Длина радиатора 100 мм — это 100/25,4 = 3,937 Дюймов. Разделим 3,1 на длину в дюймах: 3,1/3,937 = 0,7874 (градус/ватт) — это тепловое сопротивление радиатора Rt. Сколько ватт нужно рассеять?
Допустим, P = 20 ватт. На сколько нагреется выбранный радиатор относительно температуры окружающего воздуха?
dt = Rt*P = 20*0,7874 = 15,74 °C.
То есть если наш радиатор стоит на открытом воздухе и к нему подводится тепловая мощность 20 Вт, а температура воздуха +25°C, то температура радиатора составит 25+15,74 = 40,74 °C.
- Способы и схемы управления тиристором или симистором
- Чем отличается блок питания для светодиодных ламп и электронный трансформатор для галогенных ламп
- Что такое шим контроллер, как он устроен и работает, виды и схемы
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Практическая электроника
Подписывайтесь на канал в Telegram про электронику для профессионалов и любителей: Практическая электроника на каждый день
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Дюйм градус ватт как выбрать радиатор
Есть микросхемы TDA8560Q, TA8221AH.
Модели радиаторов с абсолютно плоским основание.
Эта модель радиатора с кулером подойдет для этих микросхем?
CUW3-610(SA)
Не хочется слишком большие пластины ставить.
Может есть подходящие в разделе Ребристые радиаторы?
Например:
Цитата:
HS 113-100, Радиатор 100х85х24 мм, 5.8 дюйм*градус/Вт
Длина, мм 100
Ширина, мм 85
Высота, мм 24
Как на основе обозначений 5.8 дюйм*градус/Вт понять, подходят они, или нет?
Если бы писали их рассеиваемую мощность в Вт, то легче было бы выбрать подходящую модель.
Заголовок сообщения: Re: Выбор подходящего радиатора для МС
Добавлено: Пн сен 07, 2015 18:27:05
as478 писал(а):
Эта модель радиатора с кулером подойдет для этих микросхем?
Вы не указываете условия работы радиатора . при какой внешней температуре предполагается работа и будет ли достаточной конвекция нагретого воздуха или все упакуете в й корпус ?
Вот поэтому в рассчетах и учитывается праметр — » градус «
_________________
Правило для российского гражданина: Во всем принимай сторону России, независимо от того, кто Россию возглавляет в данный момент, и какая страна или страны ей противостоят. Руководствуйся мудростью: «Россия, — всё, остальное — ничто!»
Заголовок сообщения: Re: Выбор подходящего радиатора для МС
Добавлено: Пн сен 07, 2015 18:44:39
| Первый раз сказал Мяу! |
Радиатор вне корпуса. Температура окружения максимум до 30, самый максимум 35 (июль).
Так куда деть «градус»?
Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет
Заголовок сообщения: Re: Выбор подходящего радиатора для МС
Добавлено: Пн сен 07, 2015 18:51:38
Погуглив , найти формулы для рассчета и посчитать .
_________________
Правило для российского гражданина: Во всем принимай сторону России, независимо от того, кто Россию возглавляет в данный момент, и какая страна или страны ей противостоят. Руководствуйся мудростью: «Россия, — всё, остальное — ничто!»
Опубликованы материалы вебинара Компэл, посвященного литиевым аккумуляторам EVE Energy и решениям для управления перезаряжаемыми источниками тока. На вебинаре мы представили информацию не только по линейкам аккумуляторной продукции EVE, но и по решениям для управления ею, что поможет рассмотреть эти ХИТ в качестве дополнительной альтернативы для уже выпускающихся изделий. Также рассмотрели нюансы работы с производителем и сервисы, предоставляемые Компэл по данной продукции.
Заголовок сообщения: Re: Выбор подходящего радиатора для МС
Добавлено: Сб сен 19, 2015 18:03:43
| Первый раз сказал Мяу! |
дюйм*градус/Вт
Цитата:
1. Rθ = 5.3/дюйм/гр/вт — означает изменение температуры радиатора площадью в 1кв.дюйм при мощности 1вт на 5.3 градуса. Это единица рассеиваемая мощность/площадь, а не длина. И это характеризуется при ЕСТЕСТВЕННОМ охлаждении, без вентилятора то бишь. Поэтому эти расчеты не имеют смысла. С вентилятором это охлаждается намного лучше.
2. Если найду радиатор подходящего размера со сплошными ребрами возьму, а так смотрел что есть в наличии в магазинах (мне известных). Я так понял, размер радиатора 100х300мм вполне достаточен с точки зрения отвода тепла при применении вентиляторов.
Цитата:
Neekeetos
Тепловое сопротивление это характеристика конкретного радиатора. Выбирать просто — Максимальная температура чипа который ты хочешь прикрутить на радиатор, к примеру берем 60 градусов.
Потом надо знать: Мощность которую чип рассеивает, допустим 5 ватт.
Окружающая температура, к примеру 20 градусов. Находишь перепад температур на радиаторе: (60-20) = 40 градусов. Делишь его на свою мощность (40 град)/5ватт = 8град/ватт, это нужное тепловое сопротивление.
Можешь наоборот посчитать избыточную температуру для данного сопротивления, те 8град/ватт * мощность = превышение температуры над окружающей.
Цитата:
Рассчет простейшим методом: 20см.квадр. на 1 Вт рассеиваемой мощности.
Вот этот точно подходит. Сразу известна мощность процессора + активное охлаждение.
CUD-725SA
| Вложения: |
| calc. Примерный расчет площади радиатора.xls [24 KiB] Скачиваний: 88 |