الكهرباء والإلكترونيات
حاسبة حرارة الترانزستور والمشتت
قدّر حرارة الوصلة والهامش الحراري وأقصى تبديد والمقاومة الحرارية المطلوبة للمشتت.
قيم الإدخال
النتائج
- حرارة الوصلة المقدرة
- —
- هامش الحرارة
- —
- ارتفاع الحرارة
- —
- أقصى تبديد مقدر
- —
- أقصى مقاومة حرارية للمشتت
- —
—قدّر درجة حرارة الوصلة وقارن المقاومة الحرارية للمشتت
قدّر درجة حرارة الوصلة في الحالة المستقرة لترانزستور واحد أو جهاز آخر ذي قدرة متبددة معروفة. اختر نموذج الغلاف بلا مشتت أو مساراً حرارياً على التوالي يمر بالغلاف وواجهة التركيب والمشتت. قارن ارتفاع الحرارة والهامش وأقصى قدرة متبددة وفق النموذج. لا يحاكي الحساب التسخين العابر أو الاقتران الحراري بين الأجهزة أو المسارات الحرارية المتوازية عبر PCB.
خطوة بخطوة
- اختر التشغيل مع مشتت أو بدونه وأدخل القدرة المتبددة في الجهاز بوحدة W. استخدم الحرارة المتولدة في الجهاز، وليس القدرة المسلّمة إلى الحمل. يمكن لرابط من حاسبة MOSFET تعبئة تقدير فقد الترانزستور مسبقاً؛ تحقق من القيمة وفق حالة التشغيل المقصودة.
- أدخل درجة حرارة المحيط والحد الذي اخترته لحرارة الوصلة بوحدة °C. من دون مشتت، أدخل مقاومة الوصلة إلى المحيط θJA. ومع المشتت، أدخل مقاومة الوصلة إلى الغلاف θJC والغلاف إلى المشتت θCS والمشتت إلى المحيط θSA بوحدة °C/W.
- اقرأ درجة حرارة الوصلة وارتفاع الحرارة والهامش معاً. قارن مقاومة المشتت المدخلة بأقصى قيمة محسوبة مطلوبة. غيّر القدرة المتبددة أو حرارة المحيط أو المقاومة الحرارية لفحص النتيجة، ثم اترك هامش تشغيل مناسباً وتحقق من التجميع الفعلي.
الإعدادات والحدود
- المسار الحراري والمحيط
- يستخدم النموذج بلا مشتت θJA؛ ويجمع وضع المشتت θJC + θCS + θSA. درجة حرارة الوصلة تساوي حرارة المحيط مضافاً إليها القدرة المتبددة مضروبة في المقاومة الحرارية الكلية. استخدم حرارة المحيط المحلية أثناء التشغيل قرب التجميع. تعتمد المقاومة الحرارية على الغلاف و PCB وواجهة التركيب وتدفق الهواء وطريقة التثبيت؛ وتتطلب قيمة ورقة البيانات ظروفاً متوافقة.
- حد الوصلة وهامش القدرة
- حد حرارة الوصلة قيمة تختارها أنت، وليس تصنيفاً مستنتجاً من رقم الجزء. الهامش هو ذلك الحد ناقص حرارة الوصلة المقدّرة. أقصى قدرة متبددة وفق النموذج هي ارتفاع الحرارة المتاح مقسوماً على المقاومة الحرارية الكلية، مع حد أدنى يساوي صفراً عندما تكون حرارة المحيط أعلى من الحد بالفعل.
- مقاومة المشتت المطلوبة
- أقصى θSA مسموح بها هي (حد الوصلة − حرارة المحيط) / القدرة المتبددة − θJC − θCS. تعطي θSA الموجبة الأقل ارتفاع حرارة أصغر في هذا النموذج. تتغير القيمة المطلوبة مع المحيط والقدرة؛ وهي لا تختار مشتتاً ولا تحسب أثر جهاز آخر يشترك فيه.
مثال تطبيقي
اختر وضع المشتت مع قدرة متبددة 5 W وحرارة محيط 40 °C وحد وصلة 125 °C. أدخل θJC = 2 °C/W و θCS = 0.5 °C/W و θSA = 10 °C/W. تكون المقاومة الكلية 12.5 °C/W وارتفاع الحرارة 62.5 °C وحرارة الوصلة 102.5 °C.
| θ | TJ | ΔT | Tlimit − TJ | Pmax |
|---|---|---|---|---|
| θSA = 10 °C/W | 102.5 °C | 62.5 °C | 22.5 °C | 6.8 W |
| θSA = 20 °C/W | 152.5 °C | 112.5 °C | −27.5 °C | 3.77778 W |
| θJA = 20 °C/W | 140 °C | 100 °C | −15 °C | 4.25 W |
الهامش 22.5 °C وأقصى قدرة متبددة وفق النموذج 6.8 W وأقصى مقاومة للمشتت 14.5 °C/W. تغيير θSA وحدها إلى 20 °C/W يعطي حرارة وصلة 152.5 °C وهامشاً −27.5 °C. من دون مشتت، تعطي θJA المدخلة بقيمة 20 °C/W حرارة وصلة 140 °C بدلاً من ذلك عند القدرة والمحيط نفسيهما.
الأسئلة وحل المشكلات
هل يمكنني استخدام قيمة θJA من ورقة البيانات لأي PCB؟
تشمل θJA انتقال الحرارة عبر اللوحة المحددة ومحيطها، لذلك ليست ثابتاً عاماً للغلاف وحده. استخدم قيمة مبررة للوحة PCB الخاصة بك وتدفق الهواء والغلاف الخارجي، أو قِس خصائص التجميع. قد يغيّر تعديل نحاس اللوحة أو مصادر الحرارة القريبة المسار الفعّال.
ماذا يعني عدم وجود مشتت حراري سلبي ذي مقاومة حرارية محدودة؟
المقاومة المتبقية المسموح بها للمشتت صفرية أو سالبة بعد أن تستهلك مقاومة الوصلة إلى الغلاف ومقاومة الواجهة ميزانية الحرارة. لا يكفي تحسين المشتت وحده لتحقيق مدخلات هذا النموذج بمقاومة موجبة ومحدودة. خفّض القدرة أو حرارة المحيط، أو حسّن بقية حدود المسار، أو راجع الحد المبرر.
لماذا لا توجد متطلبات للمشتت عند قدرة متبددة صفرية؟
مع انعدام الحرارة في نموذج الحالة المستقرة هذا، تساوي حرارة الوصلة حرارة المحيط ولا توجد مقاومة للمشتت تُحسب اعتماداً على القدرة. تظل مقارنة حرارة المحيط بحد الوصلة ضرورية. تقبل الأداة قدرة متبددة صفرية، لكنها تتطلب مقاومة حرارية كلية موجبة.