Elektrotechniek en elektronica
Thermische rekenhulp voor transistor en koellichaam
Schat junctietemperatuur, thermische marge, maximale dissipatie en benodigde thermische weerstand van het koellichaam.
Je invoer
Je resultaten
- Geschatte junctietemperatuur
- —
- Temperatuurmarge
- —
- Temperatuurstijging
- —
- Geschatte maximale dissipatie
- —
- Maximale thermische weerstand koellichaam
- —
—Schat junctietemperatuur en vergelijk de thermische weerstand van koellichamen
Schat de junctietemperatuur in stationaire toestand voor één transistor of een andere component met een bekende dissipatie. Kies een model voor een behuizing zonder koellichaam of een serieel warmtepad via de behuizing, montage-interface en het koellichaam. Vergelijk temperatuurstijging, marge en maximale gemodelleerde dissipatie. De berekening simuleert geen transiënte opwarming, thermische koppeling tussen componenten of parallelle warmtepaden via de PCB.
Stap voor stap
- Kies met of zonder koellichaam en voer de componentdissipatie in W in. Gebruik de warmte die in de component ontstaat, in plaats van het vermogen dat aan de belasting wordt geleverd. Een link vanuit de MOSFET-calculator kan de schatting van het transistorverlies vooraf invullen; controleer die waarde voor uw beoogde bedrijfsomstandigheden.
- Voer de omgevingstemperatuur en de gekozen junctietemperatuurgrens in °C in. Voer zonder koellichaam de thermische weerstand van junctie naar omgeving θJA in. Voer met koellichaam de weerstand van junctie naar behuizing θJC, van behuizing naar koellichaam θCS en van koellichaam naar omgeving θSA in °C/W in.
- Lees de junctietemperatuur, temperatuurstijging en marge samen. Vergelijk de ingevoerde thermische weerstand van het koellichaam met de maximaal berekende toegestane waarde. Verander dissipatie, omgevingstemperatuur of thermische weerstand om het resultaat te onderzoeken, houd vervolgens een passende bedrijfsmarge aan en controleer de fysieke constructie.
Instellingen en beperkingen
- Warmtepad en omgeving
- Het model zonder koellichaam gebruikt θJA; de koellichaammodus telt θJC + θCS + θSA op. De junctietemperatuur is de omgevingstemperatuur plus dissipatie maal totale thermische weerstand. Gebruik de lokale omgevingstemperatuur tijdens bedrijf nabij de constructie. Thermische weerstand hangt af van de behuizing, PCB, montage-interface, luchtstroming en installatie; een datasheetwaarde vereist passende omstandigheden.
- Junctiegrens en vermogensmarge
- De junctiegrens is een waarde die u kiest, geen specificatie die uit een onderdeelnummer wordt afgeleid. De marge is die grens min de geschatte junctietemperatuur. De maximale gemodelleerde dissipatie is de beschikbare temperatuurstijging gedeeld door de totale thermische weerstand, begrensd op nul als de omgevingstemperatuur al boven de grens ligt.
- Vereiste thermische weerstand van het koellichaam
- De maximaal toegestane θSA is (junctiegrens − omgevingstemperatuur) / dissipatie − θJC − θCS. Een lagere positieve θSA geeft in dit model een kleinere temperatuurstijging. De vereiste waarde verandert met de omgevingstemperatuur en het vermogen; deze kiest geen koellichaam en houdt geen rekening met een andere component die hetzelfde koellichaam gebruikt.
Uitgewerkt voorbeeld
Kies de koellichaammodus met 5 W dissipatie, omgevingstemperatuur 40 °C en junctiegrens 125 °C. Voer θJC = 2 °C/W, θCS = 0.5 °C/W en θSA = 10 °C/W in. De totale thermische weerstand is 12.5 °C/W, de temperatuurstijging 62.5 °C en de junctietemperatuur 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 |
De marge is 22.5 °C, de maximale gemodelleerde dissipatie 6.8 W en de maximale thermische weerstand van het koellichaam 14.5 °C/W. Als u alleen θSA naar 20 °C/W wijzigt, wordt de junctietemperatuur 152.5 °C en de marge −27.5 °C. Zonder koellichaam zou een ingevoerde θJA van 20 °C/W bij hetzelfde vermogen en dezelfde omgevingstemperatuur een junctietemperatuur van 140 °C geven.
Vragen en probleemoplossing
Kan ik een θJA-waarde uit een datasheet voor elke PCB hergebruiken?
θJA omvat warmteoverdracht via de opgegeven printplaat en omgeving en is dus geen universele constante voor alleen de behuizing. Gebruik een waarde die onderbouwd is voor uw PCB, luchtstroming en kast, of karakteriseer de constructie. Veranderingen in het koper op de printplaat of nabije warmtebronnen kunnen het effectieve pad veranderen.
Wat betekent dat geen passief koellichaam met eindige weerstand voldoet?
De resterende toegestane thermische weerstand van het koellichaam is nul of negatief nadat de weerstand van junctie naar behuizing en die van de interface het temperatuurbudget hebben opgebruikt. Alleen het koellichaam verbeteren kan bij deze gemodelleerde invoer niet voldoen met een eindige positieve weerstand. Verlaag het vermogen of de omgevingstemperatuur, verbeter de andere delen van het warmtepad of herzie de onderbouwde grens.
Waarom geeft nul dissipatie geen koellichaamvereiste?
Bij nul warmte in dit stationaire model is de junctietemperatuur gelijk aan de omgevingstemperatuur en is er geen vermogensafhankelijke koellichaamweerstand te berekenen. De omgevingstemperatuur moet nog steeds met de junctiegrens worden vergeleken. Het hulpmiddel accepteert nul dissipatie, maar vereist een positieve totale thermische weerstand.