Électricité et électronique

Calculateur thermique de transistor et dissipateur

Estimez température de jonction, marge thermique, dissipation maximale et résistance thermique du dissipateur.

Vos valeurs

Vos résultats

Température de jonction estimée: —

Marge de température: —

Élévation de température: —

Dissipation maximale estimée: —

Résistance thermique maximale du dissipateur: —

Formule—

Estimer la température de jonction et comparer la résistance du dissipateur

Estimez la température de jonction en régime permanent d’un transistor ou d’un autre composant dont la dissipation est connue. Choisissez un modèle de boîtier sans dissipateur ou un chemin thermique en série à travers le boîtier, l’interface de montage et le dissipateur. Comparez l’élévation de température, la marge et la dissipation maximale modélisée. Le calcul ne simule pas l’échauffement transitoire, le couplage thermique entre composants ou les chemins thermiques parallèles à travers le PCB.

Étape par étape

Choisissez avec ou sans dissipateur et saisissez la dissipation du composant en W. Utilisez la chaleur produite dans le composant, plutôt que la puissance fournie à la charge. Un lien depuis la calculatrice MOSFET peut préremplir son estimation des pertes du transistor ; vérifiez cette valeur par rapport à la condition de fonctionnement prévue.
Saisissez la température ambiante et la limite de température de jonction choisie en °C. Sans dissipateur, saisissez la résistance jonction-ambiante θJA. Avec dissipateur, saisissez la résistance jonction-boîtier θJC, boîtier-dissipateur θCS et dissipateur-ambiante θSA en °C/W.
Lisez ensemble la température de jonction, l’élévation de température et la marge. Comparez la résistance du dissipateur saisie à l’exigence maximale calculée. Modifiez la dissipation, la température ambiante ou la résistance thermique pour examiner le résultat, puis prévoyez une marge de fonctionnement adaptée et vérifiez l’assemblage physique.

Réglages et limites

Chemin thermique et température ambiante: Le modèle sans dissipateur utilise θJA ; le mode dissipateur additionne θJC + θCS + θSA. La température de jonction est la température ambiante plus la dissipation multipliée par la résistance thermique totale. Utilisez la température ambiante locale de fonctionnement près de l’assemblage. La résistance thermique dépend du boîtier, du PCB, de l’interface de montage, du débit d’air et de l’installation ; une valeur de fiche technique nécessite des conditions compatibles.
Limite de jonction et marge de puissance: La limite de jonction est une valeur que vous choisissez, et non une valeur nominale déduite d’une référence de composant. La marge est cette limite moins la température de jonction estimée. La dissipation maximale modélisée est l’élévation de température disponible divisée par la résistance thermique totale, bornée à zéro lorsque la température ambiante est déjà au-dessus de la limite.
Résistance du dissipateur requise: La valeur maximale autorisée de θSA est (limite de jonction − température ambiante) / dissipation − θJC − θCS. Une θSA positive plus faible donne une élévation de température plus faible dans ce modèle. La valeur requise varie avec la température ambiante et la puissance ; elle ne sélectionne pas un dissipateur et ne tient pas compte d’un autre composant qui le partage.

Exemple détaillé

Choisissez le mode dissipateur avec une dissipation de 5 W, une température ambiante de 40 °C et une limite de jonction de 125 °C. Saisissez θJC = 2 °C/W, θCS = 0.5 °C/W et θSA = 10 °C/W. La résistance totale est de 12.5 °C/W, l’élévation de température de 62.5 °C et la température de jonction de 102.5 °C.

Résultat attendu
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

La marge est de 22.5 °C, la dissipation maximale modélisée de 6.8 W et la résistance maximale du dissipateur de 14.5 °C/W. Modifier uniquement θSA à 20 °C/W donne une température de jonction de 152.5 °C et une marge de −27.5 °C. Sans dissipateur, une θJA saisie de 20 °C/W donnerait à la place une température de jonction de 140 °C pour la même puissance et la même température ambiante.

Questions et dépannage

Puis-je réutiliser une valeur θJA de fiche technique pour n’importe quel PCB ?

θJA inclut le transfert de chaleur à travers la carte et l’environnement spécifiés ; ce n’est donc pas une constante universelle du seul boîtier. Utilisez une valeur justifiée pour votre PCB, votre débit d’air et votre enceinte, ou caractérisez l’assemblage. Modifier le cuivre de la carte ou les sources de chaleur voisines peut changer le chemin effectif.

Que signifie l’absence de dissipateur passif fini ?

La résistance restante autorisée du dissipateur est nulle ou négative après que les termes jonction-boîtier et d’interface ont consommé le budget de température. Améliorer le dissipateur seul ne peut pas satisfaire ces entrées modélisées avec une résistance finie positive. Réduisez la puissance ou la température ambiante, améliorez les autres termes du chemin thermique ou révisez la limite justifiée.

Pourquoi une dissipation nulle n’indique-t-elle aucune exigence de dissipateur ?

Sans chaleur dans ce modèle en régime permanent, la température de jonction est égale à la température ambiante et aucune résistance de dissipateur fondée sur la puissance n’est à calculer. La température ambiante doit toujours être comparée à la limite de jonction. L’outil accepte une dissipation nulle, mais exige une résistance thermique totale positive.