Hvordan beregne radiatoren for en transistor

Ofte, når vi designer et kraftig apparat på krafttransistorer, eller tar i bruk bruken av en kraftig likeretter i kretsen, står vi overfor en situasjon når det er nødvendig å spre mye termisk kraft, målt i enheter, og noen ganger titalls watt.

For eksempel er Fairchild Semiconductors FGA25N120ANTD IGBT-transistor, hvis den er installert riktig, teoretisk i stand til å levere omtrent 300 watt termisk kraft gjennom chassiset ved en kabinetemperatur på 25 ° C! Og hvis temperaturen på saken er 100 ° C, vil transistoren kunne gi 120 watt, noe som også er ganske mye. Men for at transistorsaken i prinsippet skal kunne gi denne varmen, er det nødvendig å gi den ordentlige arbeidsforhold slik at den ikke brenner ut på forhånd.

Alle strømbrytere utstedes i slike tilfeller som enkelt kan installeres på en ekstern kjøleleder - en radiator. I de fleste tilfeller er metalloverflaten på nøkkelen eller den andre anordningen i utgangshuset elektrisk koblet til en av terminalene til denne innretningen, for eksempel til en oppsamler eller til avløpet til en transistor.

Så er radiatorens oppgave nettopp å holde transistoren, og hovedsakelig dens arbeidsoverganger, ved en temperatur som ikke overstiger det maksimalt tillatte.

Hvis saken silisiumtransistor helt metall, da er den typiske maksimale temperaturen omtrent 200 ° C, hvis saken er av plast, så 150 ° C. Du kan enkelt finne data om maksimal temperatur for en bestemt transistor i databladet. For FGA25N120ANTD er det for eksempel bedre hvis temperaturen ikke overstiger 125 ° C.

Når du kjenner til alle de grunnleggende termiske parametrene, er det enkelt å velge en passende radiator. Det er nok å finne ut den maksimale temperaturen i miljøet som transistoren vil fungere i, kraften som transistoren vil måtte spre, for så å beregne overgangstemperaturen til transistoren under hensyntagen til de termiske motstandene til krystallhus, krokus-radiator, radiator-miljøforbindelser, hvoretter det gjenstår å velge en radiator , med hvilken temperaturen på transistoren vil være minst litt lavere enn det maksimalt tillatte.

Den viktigste parameteren i valg og beregning av radiatoren er termisk motstand. Det er lik forholdet mellom temperaturforskjellen på overflaten av den termiske kontakten i grader til den overførte effekten.

Når varme overføres gjennom varmeledningsprosessen, forblir den termiske motstanden konstant, som ikke er avhengig av temperatur, men bare avhenger av kvaliteten på den termiske kontakten.

Hvis det er flere overganger (termiske kontakter), vil overgangens termiske motstand, bestående av flere seriekoblinger, være lik summen av de termiske motstandene til disse forbindelsene.

Så hvis transistoren er montert på en radiator, vil den totale termiske motstanden under varmeoverføring være lik summen av termiske motstander: krystallhus, kasse-radiator, radiator-miljø. Følgelig er krystalltemperaturen i dette tilfelle i henhold til formelen:

Som et eksempel, vurder saken når vi trenger å velge en radiator for to transistorer FGA25N120ANTD, som vil fungere i en push-pull-omformerkrets, hvor hver transistor sprer 15 watt termisk kraft, som må overføres til miljøet, dvs. fra krystaller av transistorer gjennom en radiator - til luft.

Siden det er to transistorer, finner vi først en radiator for en transistor, hvoretter vi bare tar en radiator med dobbelt så mye varmeoverføringsareal, med halvparten så mye termisk motstand (vi vil bruke isolerende pakninger).

La enheten vår fungere ved en omgivelsestemperatur på 45 ° C. La krystalltemperaturen ikke holdes høyere enn 125 ° C. I databladet ser vi at for den innebygde dioden er den termiske motstanden til krystallkassen større enn den termiske motstanden til krystallkassen direkte IGBT, og den er lik 2 ° C / W. Denne verdien vil bli tatt i betraktning som krystallkassens termiske motstand.

Den termiske motstanden til den silikonisolerende pakningen er omtrent 0,5 ° C / W - dette vil være den termiske motstanden til beholderens radiator. Nå som vi kjenner til den spredte kraften, den maksimale temperaturen på krystallen, den maksimale omgivelsestemperaturen, den termiske motstanden til krystallforingsrøret og den termiske motstanden til foringsrør-radiatoren, finner vi den nødvendige termiske motstanden til radiator-miljøet.

Så vi må velge en radiator slik at den termiske motstanden til radiator-miljøet oppnås under de gitte forhold på 2.833 ° C / W eller mindre. Og til hvilken temperatur i dette tilfellet overopphetes radiatoren sammenlignet med miljøet?

Ta den funnet termiske motstanden ved radiator-miljøgrensen og multipliser med den spredte kraften, for eksempel 15 watt. Overoppheting vil være omtrent 43 ° C, dvs. temperaturen på radiatoren vil være omtrent 88 ° C. Siden det vil være to transistorer i kretsen vår, vil det være nødvendig å spre effekten dobbelt så mye, noe som betyr at du trenger en radiator med en termisk motstand halvparten så liten, det vil si 1,4 ° C / W eller mindre.

Hvis du ikke har muligheten til å velge en radiator med den termiske motstanden som er funnet, kan du bruke den gode gamle empiriske metoden - se planen fra referanseboken. Når vi kjenner temperaturforskjellen mellom miljøet og radiatoren (for eksempel 43 ° C), kjenner den spredte kraften (for eksempel for to transistorer - to på 15 W hver), finner vi det nødvendige radiatorområdet, det vil si det totale kontaktområdet til radiatoren med omgivelsesluften (for vår et eksempel - to på 400 cm2).

Se også om dette emnet:Inch * grad / watt - hva er denne radiatorparameteren?