전기 및 전자

트랜지스터 열 및 방열판 계산기

접합 온도, 열 여유, 최대 손실 전력과 필요한 방열판 열 저항을 추정합니다.

01

입력값

단일 부품의 정상 상태 추정입니다. θJA는 PCB와 공기 흐름에 좌우되며 방열판 모드는 하나의 직렬 열 경로를 가정합니다. 과도 발열과 병렬 PCB 경로는 제외합니다. 데이터시트나 측정값과 여유를 사용하세요.

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계산 결과

접합 온도 추정치
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온도 여유
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온도 상승
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최대 손실 전력 추정치
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최대 방열판 열 저항
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공식—

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

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.

예상 결과
θTJΔTTlimit − TJPmax
θSA = 10 °C/W102.5 °C62.5 °C22.5 °C6.8 W
θSA = 20 °C/W152.5 °C112.5 °C−27.5 °C3.77778 W
θJA = 20 °C/W140 °C100 °C−15 °C4.25 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.