전기 및 전자
트랜지스터 열 및 방열판 계산기
접합 온도, 열 여유, 최대 손실 전력과 필요한 방열판 열 저항을 추정합니다.
입력값
계산 결과
- 접합 온도 추정치
- —
- 온도 여유
- —
- 온도 상승
- —
- 최대 손실 전력 추정치
- —
- 최대 방열판 열 저항
- —
—접합 온도 추정 및 방열판 열저항 비교
알려진 손실 전력을 갖는 트랜지스터 하나 또는 다른 소자의 정상 상태 접합 온도를 추정합니다. 방열판 없는 패키지 모델 또는 케이스, 장착 접촉면, 방열판을 통한 직렬 열 경로를 선택합니다. 온도 상승, 여유 및 모델의 최대 손실 전력을 비교합니다. 과도 발열, 소자 사이의 열 결합 또는 PCB를 통한 병렬 열 경로는 시뮬레이션하지 않습니다.
단계별 사용 방법
- 방열판 유무를 선택하고 소자 손실 전력을 W로 입력합니다. 부하에 전달되는 전력이 아니라 소자에서 발생한 열을 사용합니다. MOSFET 계산기 링크로 트랜지스터 손실 추정치를 미리 입력할 수 있습니다. 의도한 동작 조건에 맞는 값인지 확인하세요.
- 주변 온도와 선택한 접합 온도 한계를 °C로 입력합니다. 방열판이 없으면 접합부-주변 열저항 θJA를 입력합니다. 방열판이 있으면 접합부-케이스 θJC, 케이스-방열판 θCS, 방열판-주변 θSA를 °C/W로 입력합니다.
- 접합 온도, 온도 상승 및 여유를 함께 읽습니다. 입력 방열판 열저항을 계산된 최대 허용값과 비교합니다. 손실 전력, 주변 온도 또는 열저항을 바꾸며 결과를 살펴본 뒤 적절한 동작 여유를 두고 실제 조립체를 검증하세요.
설정 및 제한
- 열 경로 및 주변 온도
- 방열판 없는 모델은 θJA를 사용하고 방열판 모드는 θJC + θCS + θSA를 합합니다. 접합 온도는 주변 온도에 손실 전력과 전체 열저항의 곱을 더한 값입니다. 조립체 부근의 실제 동작 주변 온도를 사용하세요. 열저항은 패키지, PCB, 장착 접촉면, 공기 흐름 및 설치에 따라 달라지므로 데이터시트 값에는 부합하는 조건이 필요합니다.
- 접합 온도 한계 및 전력 여유
- 접합 온도 한계는 사용자가 선택하는 값이며 부품 번호에서 추론한 정격이 아닙니다. 여유는 해당 한계에서 추정 접합 온도를 뺀 값입니다. 모델의 최대 손실 전력은 허용 온도 상승을 전체 열저항으로 나눈 값이며, 주변 온도가 이미 한계보다 높으면 하한을 영으로 제한합니다.
- 필요 방열판 열저항
- 최대 허용 θSA는 (접합 온도 한계 − 주변 온도) / 손실 전력 − θJC − θCS입니다. 이 모델에서는 양의 θSA가 낮을수록 온도 상승이 작습니다. 필요값은 주변 온도와 전력에 따라 달라지며, 방열판을 선택하거나 다른 소자와의 공유를 고려하지는 않습니다.
실습 예제
방열판 모드를 선택하고 손실 전력 5 W, 주변 온도 40 °C, 접합 온도 한계 125 °C로 설정합니다. θJC = 2 °C/W, θCS = 0.5 °C/W, θSA = 10 °C/W를 입력합니다. 전체 열저항은 12.5 °C/W, 온도 상승은 62.5 °C, 접합 온도는 102.5 °C입니다.
| 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 |
여유는 22.5 °C, 모델의 최대 손실 전력은 6.8 W, 최대 방열판 열저항은 14.5 °C/W입니다. θSA만 20 °C/W로 바꾸면 접합 온도는 152.5 °C, 여유는 −27.5 °C가 됩니다. 방열판 없이 θJA에 20 °C/W를 입력하면 같은 전력과 주변 온도에서 접합 온도는 140 °C가 됩니다.
질문 및 문제 해결
데이터시트의 θJA 값을 어떤 PCB에도 그대로 사용할 수 있나요?
θJA는 지정된 기판과 주변을 통한 열 전달을 포함하므로 패키지만의 보편적 상수가 아닙니다. PCB, 공기 흐름 및 외함에 적합한 근거 있는 값을 사용하거나 조립체를 평가하세요. 기판 구리나 주변 열원을 바꾸면 유효 경로가 달라질 수 있습니다.
유한한 수동 방열판으로 해결할 수 없다는 말은 무슨 뜻인가요?
접합부-케이스와 접촉면 항이 허용 온도 상승을 소진한 뒤 남은 허용 방열판 열저항이 영 또는 음수라는 뜻입니다. 방열판만 개선해서는 유한한 양의 열저항으로 해당 모델 입력을 만족할 수 없습니다. 전력이나 주변 온도를 낮추거나 다른 열 경로 항을 개선하거나 근거 있는 한계를 수정하세요.
손실 전력이 영이면 방열판 요구 사항이 없는 이유는 무엇인가요?
이 정상 상태 모델에서 열이 영이면 접합 온도는 주변 온도와 같고, 전력에 기반한 방열판 열저항을 계산할 수 없습니다. 그래도 주변 온도를 접합 온도 한계와 비교해야 합니다. 도구는 영의 손실 전력을 허용하지만 전체 열저항은 양수여야 합니다.