विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक्स
ट्रांजिस्टर थर्मल और हीटसिंक कैलकुलेटर
जंक्शन तापमान, तापमान मार्जिन, अधिकतम शक्ति नुकसान और ज़रूरी हीटसिंक तापीय प्रतिरोध का अनुमान लगाएँ।
आपके इनपुट
आपके परिणाम
- जंक्शन तापमान का अनुमान
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- तापमान मार्जिन
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- तापमान वृद्धि
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- अधिकतम क्षय शक्ति का अनुमान
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- अधिकतम हीटसिंक तापीय प्रतिरोध
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—जंक्शन तापमान का अनुमान लगाएँ और हीटसिंक प्रतिरोध की तुलना करें
ज्ञात शक्ति क्षय वाले एक ट्रांज़िस्टर या अन्य डिवाइस के स्थिर अवस्था जंक्शन तापमान का अनुमान लगाएँ। बिना हीटसिंक वाला पैकेज मॉडल या केस, माउंटिंग इंटरफ़ेस और हीटसिंक से होकर जाने वाला श्रेणी ताप पथ चुनें। तापमान वृद्धि, मार्जिन और अधिकतम मॉडल किए गए शक्ति क्षय की तुलना करें। यह गणना क्षणिक तापन, डिवाइसों के बीच तापीय युग्मन या PCB से होकर जाने वाले समानांतर ताप पथों का अनुकरण नहीं करती।
चरण-दर-चरण
- हीटसिंक के साथ या बिना चुनें और डिवाइस का शक्ति क्षय W में दर्ज करें। लोड को दी गई शक्ति के बजाय डिवाइस में उत्पन्न ऊष्मा लें। MOSFET कैलकुलेटर का लिंक ट्रांज़िस्टर हानि का अनुमान पहले से भर सकता है; उस मान को अपनी अपेक्षित संचालन परिस्थिति से मिलाकर जाँचें।
- परिवेश तापमान और चुनी हुई जंक्शन तापमान सीमा °C में दर्ज करें। हीटसिंक के बिना जंक्शन-से-परिवेश प्रतिरोध θJA दर्ज करें। हीटसिंक के साथ जंक्शन-से-केस θJC, केस-से-हीटसिंक θCS और हीटसिंक-से-परिवेश θSA को °C/W में दर्ज करें।
- जंक्शन तापमान, तापमान वृद्धि और मार्जिन को साथ पढ़ें। दर्ज हीटसिंक प्रतिरोध की अधिकतम गणना की गई आवश्यकता से तुलना करें। परिणाम देखने के लिए शक्ति क्षय, परिवेश या तापीय प्रतिरोध बदलें, फिर उचित संचालन मार्जिन रखें और वास्तविक असेंबली की पुष्टि करें।
सेटिंग और सीमाएँ
- तापीय पथ और परिवेश
- बिना हीटसिंक वाला मॉडल θJA लेता है; हीटसिंक मोड θJC + θCS + θSA का योग लेता है। जंक्शन तापमान, परिवेश तापमान और शक्ति क्षय गुणा कुल तापीय प्रतिरोध के योग के बराबर है। असेंबली के पास संचालन के स्थानीय परिवेश का तापमान लें। तापीय प्रतिरोध पैकेज, PCB, माउंटिंग इंटरफ़ेस, वायु प्रवाह और स्थापना पर निर्भर है; डेटाशीट के मान के लिए संगत परिस्थितियाँ चाहिए।
- जंक्शन सीमा और शक्ति मार्जिन
- जंक्शन सीमा आपका चुना हुआ मान है, पुर्जे की संख्या से निकाली गई रेटिंग नहीं। मार्जिन उस सीमा में से अनुमानित जंक्शन तापमान घटाने पर मिलता है। अधिकतम मॉडल किया गया शक्ति क्षय उपलब्ध तापमान वृद्धि को कुल तापीय प्रतिरोध से भाग देने पर मिलता है; जब परिवेश पहले ही सीमा से ऊपर हो, तो इसे शून्य पर सीमित रखा जाता है।
- आवश्यक हीटसिंक प्रतिरोध
- अधिकतम अनुमत θSA (जंक्शन सीमा − परिवेश) / शक्ति क्षय − θJC − θCS है। इस मॉडल में कम धनात्मक θSA से तापमान वृद्धि कम होती है। आवश्यक मान परिवेश और शक्ति के साथ बदलता है; यह हीटसिंक नहीं चुनता और उसी हीटसिंक को साझा करने वाले दूसरे डिवाइस को नहीं गिनता।
हल किया हुआ उदाहरण
हीटसिंक मोड में शक्ति क्षय 5 W, परिवेश 40 °C और जंक्शन सीमा 125 °C चुनें। θJC = 2 °C/W, θCS = 0.5 °C/W और θSA = 10 °C/W दर्ज करें। कुल प्रतिरोध 12.5 °C/W, तापमान वृद्धि 62.5 °C और जंक्शन तापमान 102.5 °C है।
| 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 |
मार्जिन 22.5 °C, अधिकतम मॉडल किया गया शक्ति क्षय 6.8 W और अधिकतम हीटसिंक प्रतिरोध 14.5 °C/W है। केवल θSA को 20 °C/W करने पर जंक्शन तापमान 152.5 °C और मार्जिन −27.5 °C मिलता है। हीटसिंक के बिना, दर्ज θJA 20 °C/W होने पर उसी शक्ति और परिवेश में जंक्शन तापमान 140 °C मिलेगा।
सवाल और समस्या समाधान
क्या डेटाशीट का θJA मान किसी भी PCB के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है?
θJA में निर्दिष्ट बोर्ड और आसपास से होने वाला ऊष्मा अंतरण शामिल है, इसलिए यह केवल पैकेज का सार्वभौमिक स्थिरांक नहीं है। अपने PCB, वायु प्रवाह और आवरण के लिए उचित ठहराया गया मान लें या असेंबली का परीक्षण कर उसके गुण निर्धारित करें। बोर्ड का ताँबा या पास के ऊष्मा स्रोत बदलने से प्रभावी पथ बदल सकता है।
कोई परिमित निष्क्रिय हीटसिंक संभव न होने का क्या अर्थ है?
जंक्शन-से-केस और इंटरफ़ेस के पद तापमान बजट खर्च कर देने के बाद बचा हुआ अनुमत हीटसिंक प्रतिरोध शून्य या ऋणात्मक है। केवल हीटसिंक बेहतर करने से इन मॉडल किए गए इनपुटों को परिमित धनात्मक प्रतिरोध के साथ पूरा नहीं किया जा सकता। शक्ति या परिवेश तापमान घटाएँ, पथ के अन्य पद बेहतर करें या उचित ठहराई गई सीमा संशोधित करें।
शून्य शक्ति क्षय पर हीटसिंक की आवश्यकता क्यों नहीं दिखती?
इस स्थिर अवस्था मॉडल में शून्य ऊष्मा होने पर जंक्शन तापमान परिवेश के बराबर होता है और शक्ति के आधार पर गणना करने के लिए हीटसिंक प्रतिरोध नहीं होता। फिर भी परिवेश की जंक्शन सीमा से तुलना करनी चाहिए। टूल शून्य शक्ति क्षय स्वीकार करता है, लेकिन कुल तापीय प्रतिरोध धनात्मक होना चाहिए।