Eletricidade e eletrónica

Calculadora térmica de transístor e dissipador

Estime temperatura de junção, margem térmica, dissipação máxima e resistência térmica do dissipador.

Os seus valores

Os seus resultados

Temperatura de junção estimada: —

Margem de temperatura: —

Aumento de temperatura: —

Dissipação máxima estimada: —

Resistência térmica máxima do dissipador: —

Fórmula—

Estimar a temperatura de junção e comparar a resistência do dissipador

Estime a temperatura de junção em regime permanente de um transistor ou outro dispositivo com dissipação conhecida. Escolha um modelo de encapsulamento sem dissipador ou um caminho térmico em série através da carcaça, da interface de montagem e do dissipador. Compare a elevação de temperatura, a margem e a dissipação máxima modelada. O cálculo não simula aquecimento transitório, acoplamento térmico entre dispositivos ou caminhos térmicos paralelos através da PCB.

Passo a passo

Escolha com ou sem dissipador e insira a dissipação do dispositivo em W. Use o calor gerado no dispositivo, em vez da potência fornecida à carga. Um link da calculadora de MOSFET pode preencher sua estimativa de perdas do transistor; verifique esse valor em relação à condição de operação pretendida.
Insira a temperatura ambiente e o limite de temperatura de junção escolhido em °C. Sem dissipador, insira a resistência da junção ao ambiente θJA. Com dissipador, insira a resistência da junção à carcaça θJC, da carcaça ao dissipador θCS e do dissipador ao ambiente θSA em °C/W.
Leia em conjunto a temperatura de junção, a elevação de temperatura e a margem. Compare a resistência do dissipador inserida com o requisito máximo calculado. Altere a dissipação, a temperatura ambiente ou a resistência térmica para examinar o resultado e depois reserve uma margem de operação adequada e verifique o conjunto físico.

Definições e limites

Caminho térmico e temperatura ambiente: O modelo sem dissipador usa θJA; o modo com dissipador soma θJC + θCS + θSA. A temperatura de junção é a temperatura ambiente mais a dissipação multiplicada pela resistência térmica total. Use a temperatura ambiente local de operação perto do conjunto. A resistência térmica depende do encapsulamento, da PCB, da interface de montagem, do fluxo de ar e da instalação; um valor da ficha técnica exige condições compatíveis.
Limite de junção e margem de potência: O limite de junção é um valor escolhido por você, não um valor nominal inferido de um código de componente. A margem é esse limite menos a temperatura de junção estimada. A dissipação máxima modelada é a elevação de temperatura disponível dividida pela resistência térmica total, limitada a zero quando a temperatura ambiente já está acima do limite.
Resistência exigida do dissipador: A θSA máxima permitida é (limite de junção − temperatura ambiente) / dissipação − θJC − θCS. Uma θSA positiva menor produz uma elevação de temperatura menor neste modelo. O valor exigido muda com a temperatura ambiente e a potência; ele não seleciona um dissipador nem considera outro dispositivo que o compartilhe.

Exemplo resolvido

Escolha o modo com dissipador com dissipação de 5 W, temperatura ambiente de 40 °C e limite de junção de 125 °C. Insira θJC = 2 °C/W, θCS = 0.5 °C/W e θSA = 10 °C/W. A resistência total é 12.5 °C/W, a elevação de temperatura é 62.5 °C e a temperatura de junção é 102.5 °C.

Resultado esperado
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

A margem é 22.5 °C, a dissipação máxima modelada é 6.8 W e a resistência máxima do dissipador é 14.5 °C/W. Alterar apenas θSA para 20 °C/W resulta em temperatura de junção de 152.5 °C e margem de −27.5 °C. Sem dissipador, uma θJA inserida de 20 °C/W resultaria em temperatura de junção de 140 °C para a mesma potência e temperatura ambiente.

Perguntas e resolução de problemas

Posso reutilizar um valor de θJA de uma ficha técnica para qualquer PCB?

θJA inclui a transferência de calor pela placa e pelo ambiente especificados, portanto não é uma constante universal apenas do encapsulamento. Use um valor justificado para sua PCB, seu fluxo de ar e sua caixa, ou caracterize o conjunto. Alterar o cobre da placa ou fontes de calor próximas pode mudar o caminho efetivo.

O que significa não haver um dissipador passivo finito?

A resistência restante permitida do dissipador é zero ou negativa depois que os termos da junção à carcaça e da interface consomem o orçamento de temperatura. Melhorar apenas o dissipador não pode atender a essas entradas modeladas com uma resistência finita positiva. Reduza a potência ou a temperatura ambiente, melhore os outros termos do caminho térmico ou revise o limite justificado.

Por que uma dissipação zero não mostra nenhum requisito de dissipador?

Sem calor neste modelo de regime permanente, a temperatura de junção é igual à temperatura ambiente e não há resistência de dissipador baseada na potência para calcular. A temperatura ambiente ainda deve ser comparada com o limite de junção. A ferramenta aceita dissipação zero, mas exige uma resistência térmica total positiva.