Простой расчет площади теплоотвода для мощных транзисторов и тиристоров

Электроника, электрика / Расчеты - электрика
Alexsandrs
4 283
21-12-2015, 13:47
2

Есть такой параметр, как тепловое сопротивление. Он показывает, на сколько градусов нагревается объект, если в нем выделяется мощность 1 Вт. К сожалению, в справочниках по транзисторам такой параметр приводится редко. Например, для транзистора в корпусе ТО-5 тепловое сопротивление равно 220°С на 1 Вт. Это означает, что если в транзисторе выделяется 1 Вт мощности, то он нагреется на 220°С. Если допускать нагрев не более чем до 100°С, например, на 80°С относительно комнатной температуры, то получим, что на транзисторе должно выделяться не более 80/220 = 0,36 Вт. В дальнейшем будем считать допустимым нагрев транзистора или тиристора не более, чем на 80°С.

Простой расчет площади теплоотвода для мощных транзисторов и тиристоров

Существует грубая формула для расчета теплового сопротивления теплоотвода Q = 50/ VS °С/Вт, ( 1 ) где S — площадь поверхности теплоотвода, выраженная в квадратных сантиметрах. Отсюда площадь поверхности можно рассчитать по формуле S = [50/Q]2.
Рассмотрим в качестве примера расчет теплового сопротивления конструкции, показанной на рисунке. Конструкция теплоотвода состоит из 5 алюминиевых пластин, собранных в пакет. Предположим, W=20 см, D=10 см, а высота (на рисунке не показана) 12 см, каждый «выступ» имеет площадь 10х12 = 120 см2, а с учетом обеих сторон 240 см2. Десять «выступов» имеют площадь 2400 см2, а пластина две стороны х 20 х 12 = 480 см2. Итого получаем S=2880 см2. По формуле (1) рассчитываем Q=0,93°С/Вт. При допустимом нагреве на 80°С получаем мощность рассеяния 80/0,93 = 90 Вт.

Теперь проведем обратный расчет.
Предположим, нужен блок питания с выходным напряжением 12 В и током 10 А. После выпрямителя имеем 17 В, следовательно, падение напряжения на транзисторе составляет 5 В, а значит, мощность на нем 50 Вт. При допустимом нагреве на 80°С получим требуемое тепловое сопротивление Q=80/50=1,6°C/Вт. Тогда по формуле (2) определим S= 1000 cм2.

Литература
Конструктор № 4/2000

Источник: https://rcl-radio.ru/

Обсудить на форуме

Тиристоры, Симисторы

Тиристоры и симисторы - это ключевые полупроводниковые элементы, которые могут находиться в одном из двух устойчивых состояний - проводящем (открытом) и непроводящем (закрытом). Перевод из непроводящего в проводящее состояние осуществляется

Условные обозначения

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

Маркировка проводов по стандарту AWG.

AWG (American Wire Gauge) - это американский стандарт на провода. AWG считается для одножильного медного проводника круглого сечения и равно удельному сопротивлению проводника (Ом на 1000 футов), выраженному в децибелах, где проводник 10AWG имеет

Управление силовыми ключами MOSFET и IGBT

В настоящее время в качестве силовых ключей большой и средней мощности применяются в основном MOSFET и IGBT транзисторы. Если рассматривать эти транзисторы как нагрузку для схемы их управления, то они представляют собой конденсаторы с ёмкостью в

Простейшая схема интерфейса 1-Wire – UART

Протокол 1-Wire обычно используется для общения с различными датчиками температуры, например, DS18S20. Также он применяется и в датчиках заряда аккумулятора и в некоторых светодиодных драйверах.

Григорий

Гости 15 сентября 2017 13:45

Широко распространенная формула Q = 50/ √S , не совсем верна, вернее верна в узком диапазоне тепловых сопротивлений. Точно это же можно сказать про другую распространенную форму, где зависимость между Q и S - линейная. Наиболее правильную зависимость между этими величинами можно найти в рекомендациях по выбору алюминиевых радиаторов американской фирмы Aavid Thermalloy, а калькулятор, основанный на их графиках на странице http://vpayaem.ru/information4.html

Alexsandrs

Гости 16 сентября 2017 18:53

Цитата: Григорий

Ну здесь приведен лишь один из вариантов.