Listrik dan elektronika

Kalkulator termal transistor dan heatsink

Perkirakan suhu sambungan, margin termal, disipasi maksimum dan resistansi termal heatsink.

Nilai masukan

Hasil Anda

Perkiraan suhu sambungan: —

Margin suhu: —

Kenaikan suhu: —

Perkiraan disipasi maksimum: —

Resistansi termal maksimum heatsink: —

Rumus—

Perkirakan suhu sambungan dan bandingkan resistansi heatsink

Perkirakan suhu sambungan keadaan tunak untuk satu transistor atau perangkat lain dengan disipasi yang diketahui. Pilih model kemasan tanpa heatsink atau jalur panas seri melalui casing, antarmuka pemasangan, dan heatsink. Bandingkan kenaikan suhu, margin, dan disipasi maksimum menurut model. Perhitungan tidak menyimulasikan pemanasan transien, kopling termal antarperangkat, atau jalur panas paralel melalui PCB.

Langkah demi langkah

Pilih dengan atau tanpa heatsink dan masukkan disipasi perangkat dalam W. Gunakan panas yang dihasilkan dalam perangkat, bukan daya yang disalurkan ke beban. Tautan dari kalkulator MOSFET dapat mengisi perkiraan rugi transistornya; periksa nilai itu terhadap kondisi operasi yang Anda inginkan.
Masukkan suhu sekitar dan batas suhu sambungan pilihan Anda dalam °C. Tanpa heatsink, masukkan resistansi sambungan-ke-lingkungan θJA. Dengan heatsink, masukkan sambungan-ke-casing θJC, casing-ke-heatsink θCS, dan heatsink-ke-lingkungan θSA dalam °C/W.
Baca suhu sambungan, kenaikan suhu, dan margin secara bersamaan. Bandingkan resistansi heatsink yang dimasukkan dengan kebutuhan maksimum yang dihitung. Ubah disipasi, suhu sekitar, atau resistansi termal untuk memeriksa hasil, lalu sediakan margin operasi yang sesuai dan verifikasi rakitan fisiknya.

Pengaturan dan batas

Jalur termal dan lingkungan: Model tanpa heatsink menggunakan θJA; mode heatsink menjumlahkan θJC + θCS + θSA. Suhu sambungan adalah suhu sekitar ditambah disipasi dikali resistansi termal total. Gunakan suhu lingkungan operasi lokal di dekat rakitan. Resistansi termal bergantung pada kemasan, PCB, antarmuka pemasangan, aliran udara, dan pemasangan; nilai lembar data membutuhkan kondisi yang sesuai.
Batas sambungan dan margin daya: Batas sambungan adalah nilai yang Anda pilih, bukan rating yang disimpulkan dari nomor komponen. Margin adalah batas tersebut dikurangi perkiraan suhu sambungan. Disipasi maksimum menurut model adalah kenaikan suhu yang tersedia dibagi resistansi termal total, dibatasi pada nol jika suhu sekitar sudah di atas batas.
Resistansi heatsink yang diperlukan: θSA maksimum yang diperbolehkan adalah (batas sambungan − suhu sekitar) / disipasi − θJC − θCS. θSA positif yang lebih rendah menghasilkan kenaikan suhu lebih kecil dalam model ini. Nilai yang dibutuhkan berubah menurut suhu sekitar dan daya; nilai ini tidak memilih heatsink atau memperhitungkan perangkat lain yang berbagi heatsink tersebut.

Contoh pengerjaan

Pilih mode heatsink dengan disipasi 5 W, suhu sekitar 40 °C, dan batas sambungan 125 °C. Masukkan θJC = 2 °C/W, θCS = 0.5 °C/W, dan θSA = 10 °C/W. Resistansi total adalah 12.5 °C/W, kenaikan suhu 62.5 °C, dan suhu sambungan 102.5 °C.

Hasil yang diharapkan
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

Margin adalah 22.5 °C, disipasi maksimum menurut model 6.8 W, dan resistansi heatsink maksimum 14.5 °C/W. Mengubah hanya θSA menjadi 20 °C/W menghasilkan suhu sambungan 152.5 °C dan margin −27.5 °C. Tanpa heatsink, θJA sebesar 20 °C/W yang dimasukkan akan menghasilkan suhu sambungan 140 °C untuk daya dan suhu sekitar yang sama.

Pertanyaan dan pemecahan masalah

Bisakah nilai θJA dari lembar data digunakan untuk sembarang PCB?

θJA mencakup perpindahan panas melalui papan dan lingkungan yang ditentukan, sehingga bukan konstanta universal untuk kemasan saja. Gunakan nilai yang dapat dibenarkan untuk PCB, aliran udara, dan penutup Anda, atau lakukan karakterisasi rakitan. Mengubah tembaga papan atau sumber panas di sekitarnya dapat mengubah jalur efektif.

Apa arti tidak ada heatsink pasif berhingga?

Sisa resistansi heatsink yang diperbolehkan adalah nol atau negatif setelah suku sambungan-ke-casing dan antarmuka menghabiskan anggaran suhu. Memperbaiki heatsink saja tidak dapat memenuhi masukan model tersebut dengan resistansi positif yang berhingga. Kurangi daya atau suhu sekitar, perbaiki suku jalur lain, atau revisi batas yang dapat dibenarkan.

Mengapa disipasi nol menunjukkan tidak ada kebutuhan heatsink?

Dengan panas nol dalam model keadaan tunak ini, suhu sambungan sama dengan suhu sekitar dan tidak ada resistansi heatsink berbasis daya yang dapat dihitung. Suhu sekitar tetap harus dibandingkan dengan batas sambungan. Alat menerima disipasi nol tetapi membutuhkan resistansi termal total yang positif.