Електротехніка та електроніка

Калькулятор нагріву транзистора й радіатора

Оцініть температуру переходу, тепловий запас, максимальну потужність втрат і тепловий опір радіатора.

Ваші дані

Теплова модель

Потужність · P · W

Температура середовища · TA · °C

Межа температури переходу · °C

Перехід до корпусу · θJC · °C/W

Корпус до радіатора · θCS · °C/W

Радіатор до середовища · θSA · °C/W

Оцінка усталеного режиму одного елемента. θJA залежить від плати й повітря; режим радіатора передбачає один послідовний тепловий шлях. Перехідний нагрів і паралельні шляхи плати не враховано. Використовуйте документацію чи вимірювання із запасом.

Ваші результати

Оцінка температури переходу: —

Температурний запас: —

Підвищення температури: —

Оцінка максимальної потужності втрат: —

Максимальний тепловий опір радіатора: —

Формула—

Оцініть температуру переходу та порівняйте тепловий опір радіатора

Оцініть усталену температуру переходу одного транзистора або іншого компонента з відомою потужністю розсіювання. Виберіть модель корпусу без радіатора або послідовний тепловий шлях через корпус, монтажний контакт і радіатор. Порівняйте підвищення температури, запас і максимальну модельовану потужність розсіювання. Обчислення не моделює перехідного нагрівання, теплового зв’язку між компонентами або паралельних теплових шляхів через PCB.

Покрокова інструкція

Виберіть варіант із радіатором або без нього та введіть потужність розсіювання компонента у W. Використовуйте тепло, що утворюється в компоненті, а не потужність, передану навантаженню. Посилання з калькулятора MOSFET може попередньо заповнити його оцінку втрат транзистора; перевірте це значення для запланованих умов роботи.
Введіть температуру довкілля та вибрану межу температури переходу в °C. Без радіатора введіть опір перехід–довкілля θJA. Із радіатором введіть опір перехід–корпус θJC, корпус–радіатор θCS і радіатор–довкілля θSA у °C/W.
Зчитуйте разом температуру переходу, підвищення температури та запас. Порівняйте введений опір радіатора з максимальною обчисленою допустимою величиною. Змініть потужність розсіювання, температуру довкілля або тепловий опір, щоб дослідити результат, а потім забезпечте належний робочий запас і перевірте фізичну конструкцію.

Налаштування й обмеження

Тепловий шлях і довкілля: Модель без радіатора використовує θJA; режим із радіатором підсумовує θJC + θCS + θSA. Температура переходу дорівнює температурі довкілля плюс потужність розсіювання, помножена на сумарний тепловий опір. Використовуйте локальну температуру довкілля біля конструкції під час роботи. Тепловий опір залежить від корпусу, PCB, монтажного контакту, потоку повітря та встановлення; значення з документації потребує відповідних умов.
Межа переходу та запас потужності: Межа температури переходу — це вибране вами значення, а не допустимий параметр, визначений за номером компонента. Запас дорівнює цій межі мінус оцінена температура переходу. Максимальна модельована потужність розсіювання дорівнює доступному підвищенню температури, поділеному на сумарний тепловий опір, і обмежується нулем, коли температура довкілля вже перевищує межу.
Потрібний тепловий опір радіатора: Максимально допустимий θSA дорівнює (межа переходу − температура довкілля) / потужність розсіювання − θJC − θCS. Нижчий додатний θSA дає в цій моделі менше підвищення температури. Потрібне значення змінюється з температурою довкілля та потужністю; воно не вибирає радіатор і не враховує іншого компонента, що використовує той самий радіатор.

Розбір прикладу

Виберіть режим із радіатором за потужності розсіювання 5 W, температури довкілля 40 °C і межі переходу 125 °C. Введіть θJC = 2 °C/W, θCS = 0.5 °C/W і θSA = 10 °C/W. Сумарний опір становить 12.5 °C/W, підвищення температури 62.5 °C, а температура переходу 102.5 °C.

Очікуваний результат
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 становить 22.5 °C, максимальна модельована потужність розсіювання 6.8 W, а максимальний опір радіатора 14.5 °C/W. Зміна лише θSA на 20 °C/W дає температуру переходу 152.5 °C і запас −27.5 °C. Без радіатора введений θJA у 20 °C/W натомість дав би температуру переходу 140 °C за тієї самої потужності й температури довкілля.

Запитання й усунення несправностей

Чи можна повторно використовувати значення θJA з документації для будь-якої PCB?

θJA включає передавання тепла через зазначену плату та довкілля, тому це не універсальна стала лише корпусу. Використовуйте значення, обґрунтоване для вашої PCB, потоку повітря та зовнішнього корпусу, або дослідіть теплові характеристики конструкції. Зміна міді на платі або сусідніх джерел тепла може змінити ефективний шлях.

Що означає відсутність пасивного радіатора зі скінченним опором?

Залишковий допустимий опір радіатора дорівнює нулю або від’ємний після того, як складники перехід–корпус і монтажний контакт вичерпали температурний бюджет. Поліпшення лише радіатора не може задовольнити ці модельовані вхідні дані за скінченного додатного опору. Зменште потужність або температуру довкілля, поліпшіть інші складники шляху чи перегляньте обґрунтовану межу.

Чому за нульової потужності розсіювання немає вимоги до радіатора?

За нульового тепловиділення в цій усталеній моделі температура переходу дорівнює температурі довкілля й немає залежного від потужності опору радіатора для обчислення. Температуру довкілля все одно потрібно порівнювати з межею переходу. Інструмент приймає нульову потужність розсіювання, але вимагає додатного сумарного теплового опору.