Электротехника и электроника
Калькулятор нагрева транзистора и радиатора
Оцените температуру перехода, тепловой запас, максимальную мощность потерь и тепловое сопротивление радиатора.
Ваши данные
Ваши результаты
- Оценка температуры перехода
- —
- Температурный запас
- —
- Повышение температуры
- —
- Оценка максимальной мощности потерь
- —
- Максимальное тепловое сопротивление радиатора
- —
—Оцените температуру перехода и сравните тепловое сопротивление радиатора
Оцените установившуюся температуру перехода одного транзистора или другого прибора с известной рассеиваемой мощностью. Выберите модель корпуса без радиатора или последовательный тепловой путь через корпус, монтажный интерфейс и радиатор. Сравните повышение температуры, запас и максимальную рассеиваемую мощность по модели. Расчёт не моделирует переходный нагрев, тепловую связь между приборами или параллельные тепловые пути через PCB.
Пошаговая инструкция
- Выберите режим с радиатором или без него и введите рассеиваемую прибором мощность в W. Используйте тепло, выделяемое в приборе, а не мощность, передаваемую нагрузке. Ссылка из калькулятора MOSFET может предварительно заполнить оценку потерь транзистора; проверьте это значение для предполагаемого режима работы.
- Введите температуру окружающей среды и выбранный предел температуры перехода в °C. Без радиатора введите тепловое сопротивление переход–окружающая среда θJA. С радиатором введите переход–корпус θJC, корпус–радиатор θCS и радиатор–окружающая среда θSA в °C/W.
- Рассматривайте вместе температуру перехода, повышение температуры и запас. Сравните введённое сопротивление радиатора с максимальным расчётным требованием. Измените рассеиваемую мощность, температуру окружающей среды или тепловое сопротивление для изучения результата, затем предусмотрите достаточный рабочий запас и проверьте физическую сборку.
Настройки и ограничения
- Тепловой путь и окружающая среда
- Модель без радиатора использует θJA; режим с радиатором суммирует θJC + θCS + θSA. Температура перехода равна температуре окружающей среды плюс рассеиваемая мощность, умноженная на полное тепловое сопротивление. Используйте локальную рабочую температуру окружающей среды рядом со сборкой. Тепловое сопротивление зависит от корпуса, PCB, монтажного интерфейса, воздушного потока и установки; значение из документации требует соответствующих условий.
- Предел температуры перехода и запас по мощности
- Предел температуры перехода — выбранное вами значение, а не характеристика, определённая по обозначению детали. Запас равен этому пределу минус оценка температуры перехода. Максимальная рассеиваемая мощность по модели равна доступному повышению температуры, делённому на полное тепловое сопротивление, с ограничением снизу нулём, когда окружающая температура уже выше предела.
- Требуемое сопротивление радиатора
- Максимально допустимое θSA равно (предел температуры перехода − температура окружающей среды) / рассеиваемая мощность − θJC − θCS. Меньшее положительное θSA даёт меньшее повышение температуры в этой модели. Требуемое значение меняется с окружающей температурой и мощностью; оно не подбирает радиатор и не учитывает другой прибор на том же радиаторе.
Разбор примера
Выберите режим с радиатором при рассеиваемой мощности 5 W, температуре окружающей среды 40 °C и пределе температуры перехода 125 °C. Введите θJC = 2 °C/W, θCS = 0.5 °C/W и θSA = 10 °C/W. Полное сопротивление равно 12.5 °C/W, повышение температуры — 62.5 °C, а температура перехода — 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 |
Запас равен 22.5 °C, максимальная рассеиваемая мощность по модели — 6.8 W, а максимальное сопротивление радиатора — 14.5 °C/W. Изменение только θSA на 20 °C/W даёт температуру перехода 152.5 °C и запас −27.5 °C. Без радиатора введённое θJA в 20 °C/W дало бы вместо этого температуру перехода 140 °C при той же мощности и окружающей температуре.
Вопросы и устранение неполадок
Можно ли использовать значение θJA из документации для любой PCB?
θJA включает передачу тепла через указанную плату и окружающую среду, поэтому это не универсальная постоянная самого корпуса. Используйте обоснованное значение для вашей PCB, воздушного потока и кожуха либо измерьте характеристики сборки. Изменение медных участков платы или близких источников тепла может изменить эффективный путь.
Что означает невозможность подобрать пассивный радиатор с конечным тепловым сопротивлением?
Оставшееся допустимое тепловое сопротивление радиатора равно нулю или отрицательно после расходования температурного бюджета на переход–корпус и интерфейс. Улучшение одного радиатора не может удовлетворить этим исходным данным модели при конечном положительном сопротивлении. Уменьшите мощность или окружающую температуру, улучшите остальные участки пути либо пересмотрите обоснованный предел.
Почему при нулевой рассеиваемой мощности требование к радиатору отсутствует?
При нулевом тепловыделении в этой установившейся модели температура перехода равна окружающей, и тепловое сопротивление радиатора по мощности рассчитывать не требуется. Температуру окружающей среды всё равно нужно сравнить с пределом перехода. Инструмент допускает нулевую рассеиваемую мощность, но требует положительного полного теплового сопротивления.