Elettricità ed elettronica
Calcolatore termico per transistor e dissipatore
Stima temperatura di giunzione, margine termico, dissipazione massima e resistenza termica del dissipatore.
I tuoi dati
I tuoi risultati
- Temperatura di giunzione stimata
- —
- Margine di temperatura
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- Aumento di temperatura
- —
- Dissipazione massima stimata
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- Resistenza termica massima del dissipatore
- —
—Stimare la temperatura di giunzione e confrontare la resistenza del dissipatore
Stima la temperatura di giunzione a regime di un transistor o di un altro dispositivo con dissipazione nota. Scegli un modello di contenitore senza dissipatore o un percorso termico in serie attraverso l’involucro, l’interfaccia di montaggio e il dissipatore. Confronta l’aumento di temperatura, il margine e la dissipazione massima modellata. Il calcolo non simula il riscaldamento transitorio, l’accoppiamento termico tra dispositivi o percorsi termici paralleli attraverso il PCB.
Passo dopo passo
- Scegli con o senza dissipatore e inserisci la dissipazione del dispositivo in W. Usa il calore generato nel dispositivo, anziché la potenza erogata al carico. Un collegamento dalla calcolatrice MOSFET può precompilare la sua stima delle perdite del transistor; verifica quel valore rispetto alla condizione operativa prevista.
- Inserisci la temperatura ambiente e il limite di temperatura di giunzione scelto in °C. Senza dissipatore, inserisci la resistenza giunzione-ambiente θJA. Con dissipatore, inserisci la resistenza giunzione-involucro θJC, involucro-dissipatore θCS e dissipatore-ambiente θSA in °C/W.
- Leggi insieme temperatura di giunzione, aumento di temperatura e margine. Confronta la resistenza del dissipatore inserita con il requisito massimo calcolato. Cambia dissipazione, temperatura ambiente o resistenza termica per esaminare il risultato, quindi prevedi un margine operativo adeguato e verifica l’assemblaggio fisico.
Impostazioni e limiti
- Percorso termico e temperatura ambiente
- Il modello senza dissipatore usa θJA; la modalità dissipatore somma θJC + θCS + θSA. La temperatura di giunzione è la temperatura ambiente più la dissipazione moltiplicata per la resistenza termica totale. Usa la temperatura ambiente locale di funzionamento vicino all’assemblaggio. La resistenza termica dipende dal contenitore, dal PCB, dall’interfaccia di montaggio, dal flusso d’aria e dall’installazione; un valore della scheda tecnica richiede condizioni compatibili.
- Limite di giunzione e margine di potenza
- Il limite di giunzione è un valore scelto da te, non un valore nominale dedotto da un codice di componente. Il margine è quel limite meno la temperatura di giunzione stimata. La dissipazione massima modellata è l’aumento di temperatura disponibile diviso per la resistenza termica totale, limitato a zero quando la temperatura ambiente è già sopra il limite.
- Resistenza richiesta del dissipatore
- La θSA massima consentita è (limite di giunzione − temperatura ambiente) / dissipazione − θJC − θCS. Una θSA positiva inferiore produce un aumento di temperatura minore in questo modello. Il valore richiesto cambia con la temperatura ambiente e la potenza; non seleziona un dissipatore né considera un altro dispositivo che lo condivide.
Esempio pratico
Scegli la modalità dissipatore con dissipazione di 5 W, temperatura ambiente di 40 °C e limite di giunzione di 125 °C. Inserisci θJC = 2 °C/W, θCS = 0.5 °C/W e θSA = 10 °C/W. La resistenza totale è 12.5 °C/W, l’aumento di temperatura è 62.5 °C e la temperatura di giunzione è 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 |
Il margine è 22.5 °C, la dissipazione massima modellata è 6.8 W e la resistenza massima del dissipatore è 14.5 °C/W. Modificare solo θSA a 20 °C/W fornisce una temperatura di giunzione di 152.5 °C e un margine di −27.5 °C. Senza dissipatore, una θJA inserita di 20 °C/W fornirebbe invece una temperatura di giunzione di 140 °C per la stessa potenza e temperatura ambiente.
Domande e risoluzione dei problemi
Posso riutilizzare un valore θJA della scheda tecnica per qualsiasi PCB?
θJA include il trasferimento di calore attraverso la scheda e l’ambiente specificati, quindi non è una costante universale del solo contenitore. Usa un valore giustificato per il tuo PCB, il flusso d’aria e l’alloggiamento, oppure caratterizza l’assemblaggio. Modificare il rame della scheda o le sorgenti di calore vicine può cambiare il percorso effettivo.
Che cosa significa che non esiste un dissipatore passivo finito?
La resistenza residua consentita del dissipatore è zero o negativa dopo che i termini giunzione-involucro e dell’interfaccia hanno consumato il margine di temperatura disponibile. Migliorare il solo dissipatore non può soddisfare quegli ingressi modellati con una resistenza positiva e finita. Riduci la potenza o la temperatura ambiente, migliora gli altri termini del percorso o rivedi il limite giustificato.
Perché una dissipazione nulla non mostra alcun requisito del dissipatore?
Senza calore in questo modello a regime, la temperatura di giunzione è uguale alla temperatura ambiente e non esiste una resistenza del dissipatore basata sulla potenza da calcolare. La temperatura ambiente deve comunque essere confrontata con il limite di giunzione. Lo strumento accetta dissipazione nulla, ma richiede una resistenza termica totale positiva.