많은 전력 회로가 알루미늄 평평한 스톡 조각에 볼트로 고정되는 것이 일반적입니다. 주식은 얼마나 커야합니까?
tip122를 장착한다고 가정 해보십시오. 최악의 조건은 3A에서 24V 강하 및 듀티 사이클이 50 % 인 것입니다. 그래서 36W를 낭비하고 있습니다.
데이터 시트를 보면 35W에서 최대 케이스 온도는 ~ 80C입니다. 주변 온도가 25 도라고 가정합니다.
플레이트의 온도 강하 = 35W * Tr = 55 델타 또는 1.57C / W.
그래서 그것을 달성하기 위해 얼마나 많은 표면적이 필요합니까?
내가 올바르게 접근 했습니까?
답변:
이 계산기 를 사용 하여 평판 번호를 디자인 할 수 있습니다 (디자인에는 핀이 있어야 함). 시도 횟수가 제한되어 있으며 풍속 매개 변수가 필요합니다. 경감 곡선에서 원하는 케이스 온도를 연결하십시오. 나중에 더 자세히 설명하겠습니다.
TIP122에 붙어 있습니까? TO-220 패키지는 어떻습니까? TIP122와 TO-220은 모두 중전 력 응용 제품을 위해 설계되었습니다. 이러한 유형의 애플리케이션은 고전력 트랜지스터와 금속 캔 패키지로 더 잘 제공됩니다.
고전력, 중전 력 또는 소 신호 트랜지스터의 차이점은 패키지뿐만 아니라 장치 구성에도 있습니다. [TIP122 데이터 시트 의 최대 등급 표]는 25 ° C 공기에서 2W의 최대 컬렉터 전력 소실 Pc 또는 Tc = 25 ° C에서 65W임을 나타냅니다. 두 번째 통계는 방열판 탭이 25에 있도록 TO-220의 탭에 기술적으로 궁극적 인 방열판 화합물과 연결된 무한 방열판을 가질 수 있다고 가정합니다 (기술적으로는 중요하지만 탭의 모든 것). ° C. 이 경우에도 관심있는 트랜지스터 접합은 150 ° C 이상이됩니다. 접점과 탭 사이에는 열 저항이 있습니다. (Sidenote : jluciani에 동의합니다. 실리콘 125 ° C 이상을 선호합니다). (Sidenote 2 : BJT의 금속 방열판은 일반적으로 컬렉터에 연결되어 있으므로, 이미 터 / 접지보다 높은 전압에서 케이스에 3A 소스를 연결하면 짧아 질 수있는 곳을 원하지 않습니다. 밖.)
경감 곡선을 살펴보십시오 (TIP122 데이터 시트의 그림 5).
72W를 소산해야하는 경우에는 간단하게 수행 할 수 없습니다. 36W가 필요한 경우 방열판을 주변 (25 ° C 이상)보다 50 ° C 미만으로 유지해야합니다 (이 50도 온도 구배가 전력 소비를 제공함). 그 곡선을 MJ11022 와 같은 고전력 트랜지스터와 비교하십시오 [데이터 시트] :
트랜지스터가 손상되기 훨씬 전에 히트 싱크가 화상의 위험이 있습니다. 72W는 주변 온도보다 거의 100 ° C에 해당하고 36W는 거의 150 ° C의 절대 작동 온도에 해당합니다. 정말 뜨겁게 달릴 때는 열 사이클링에주의하십시오.
TIP122 대신 고전력 TO-3 또는 TO-204 트랜지스터를 사용하는 것이 좋습니다.
당신은 아마도 매우 큰 접시 또는 상당한 양의 움직이는 공기 가 필요할 것입니다 .
TIP122의 시간은 무엇입니까? 가동 시간이 100mS보다 크면 36W가 아닌 72W를 소진하는 것입니다. 디 레이팅을 결정하려면 과도 열 응답 곡선을 확인해야합니다.
트랜지스터 케이스와 싱크대 (또는 플레이트) 사이의 인터페이스에 약간의 열 저항을 허용해야합니다.
가동 시간이 1mS 미만이라고 가정하면 36W를 소비하는 것입니다. 온 세미 데이터 시트 살펴보기-
Rjc = 1.92 ℃ / W 이하 절대 최대 접합 온도 = 150 ° C (125 ° C를 초과하지 않음)
T = (Rjc + Rcs + Rsa) * Pd
125 = (1.92 + 0.5 + Rsa) * 36
Rsa = 1.05degC / W (RC를 빼면 계산에 동의 함)
히트 싱크 공급 업체 데이터 시트를 살펴보면 크기에 대한 아이디어를 얻을 수 있습니다. 체크 아웃 http://www.aavidthermalloy.com/
동적 환경 (즉, 펄스 전류)에서 전력 소비 또는 Rθjc 또는 Rθja의 변화를 계산하는 것은 그리 간단한 과정이 아닙니다. 제조업체가 제공 한 소위 "전형 열 응답"곡선을 확인해야합니다. 이 곡선에서 "과도 열 저항"(정규화 또는 실제 Ζθ)을 얻을 수 있습니다. 어쨌든 지금은 자세한 계산을 할 수 없습니다. 대략 35oC의 환경에서 TO-3 케이스에서 35W를 소멸시키고 자연 냉각을 사용하여 방열판 온도를 약 55oC로 유지하려면 가장자리가 16cm 인 3mm 두께의 회색 알루미늄 판이 필요합니다 (예 : 210 gr). 이 판은 수직으로 두 방향에서 자유롭게 발산되어야하며 판 중앙에 틈새가 단단히 고정되어 있어야합니다. 두 금속 접촉에서 발생하는 열 손실을 계산에 포함시키는 것을 잊지 마십시오. 실제로 35W는 금속판과 자연 냉각 (예 : Al 금속판 400cm2, 5mm 두께, 0.5Kg, 수직 배열 한쪽면 또는 양쪽 50W)을 사용하여 소비 할 수있는 최대 전력에 가깝습니다. 이 힘을 초과하면 계산 및 구성이 어렵지 않은 핀드 히트 싱크 (천연 또는 강제)를 사용해야합니다.
이것이 열 설계를위한 나의 방법입니다. 열 저항 개념을 이해하지 마십시오. 가정이 가득합니다 !! 어쨌든 열 저항을 사용하여 계산을 진행하려면 전체 또는 반 부하 시간의 함수로 실제 사례 온도를 측정해야합니다.
나는 이것이 오래된 실이라는 것을 알고 있지만,이 주제를 연구하고 그것을 발견 / 몇 가지를 추가하고 싶었습니다. jluciani가 제공 한 방열판의 필요한 열 저항을 찾는 공식은 기본적으로 정확하지만 주변 온도 (Ta)에 대한 용어가 없습니다. 방정식은 다음과 같아야합니다.
Tj = (Rjc + Rcs + Rsa) * Pd + Ta
여기서 Tj는 접합부의 최대 목표 온도입니다. 주변 온도가 표준 25 ℃를 초과하는 경우 안전 마진을 허용하기 위해 접합부의 최대 온도로 125 ℃를 사용합니다. 이것은 다음을 제공합니다.
125 = (1.92 + 0.5 + Rsa) * 36 +25
Rsa = (125-25) /36-1.92-0.5 = 0.3577 ℃ / W
이 낮은 내열성을 달성하는 데 필요한 알루미늄 판의 크기를 찾는 다음 부분은 훨씬 복잡하지만이 블로그 https://engineerdog.com/2014/09/09/free-resource-heat-sink-design -한 손쉬운-일 방정식 / 은 다음과 같이 매우 간단한 엄지 손가락 근접 법칙을 제공합니다.
면적 = (50 / Rsa) ^ 2 cm2
불행히도이 공식은 지느러미가있는 수동 방열판에 적용되며 저자가 오타를 만들고 면적 = 50 × (1 / Rsa) ^ 2를 의미한다고 생각합니다. 지느러미는 큰 차이를 만듭니다. 이 온라인 계산기의 결과를보고 https://www.heatsinkcalculator.com/free-resources/flat-plate-heat-sink-calculator.html 및 다양한 수동 열 제조 업체의 데이터 시트를 보았습니다. 커브 피팅과 더 포괄적 인 볼 파크 공식을 생각해 냈습니다.
면적 = (20 * 1 / (1 + flow) * 1 / (0.25 + h) * 1 / Rsa) ^ 2 cm2
흐름은 cfm 단위의 냉각 팬으로부터의 흐름이며 h는 핀의 높이입니다.
OP의 상황에서는 강제 냉각이 없으므로 흐름 = 0이고 핀이 없으므로 h = 0이며 공식은 다음과 같이 단순화됩니다.
면적 = (80 / Rsa) ^ 2
우리가 <= 0.3577의 열 저항을 필요로 할 때 OP에서 트랜지스터를 냉각시키는 데 필요한 판의 크기는 다음과 같습니다.
면적 = (80 / 0.3577) ^ 2
= (223.6 cm)^2
실용하기에는 너무 큽니다.
Kevin Vermeer가 지적했듯이이 서비스의 특정 트랜지스터는 수동 냉각에 실제로 적합하지 않습니다. 그러나이 링크 하단의 차트에 표시된 것처럼 핀과 상당히 적당한 냉각 팬을 추가하면 방열판 크기를 크게 줄일 수 있습니다 https://www.designworldonline.com/how-to-select-a -적합한 방열판 / # _
평판을 유지하고 100cfm 기류의 상당히 우수한 PC 냉각 팬을 추가하면 플레이트 크기를 다음과 같이 줄일 수 있습니다.
면적 = (80 / (0.3577 * (1 + 100 / 8))) ^ 2
=(16.56 cm)^2
압출 알루미늄은 핀이있는 긴 스트립으로 구매할 수 있으며 핀이 3cm 인 핀 플레이트를 사용하고 냉각 팬이 없으면 다음과 같은 방열판 크기가 필요합니다.
면적 = (20 * 1 / (0.25 + 3) * 1 / 0.3577) ^ 2
=(17.2 cm)^2
마지막으로 100cfm과 3cm 핀의 강제 냉각을 결합하면 다음과 같은 이점이 있습니다.
넓이 = (17.2 / (1 + 100 / 8)) ^ 2
=(1.27 cm)^2
노트:
캐비닛 내 압력 강하 및 기타 뜨거운 구성 요소의 근접성은 효율성을 떨어 뜨릴 수 있습니다.
먼지가 유입되면 방열판이 단열되어 냉각 팬이 느려지고 시간이 지남에 따라 고장날 수 있습니다.
방열판의 끝 부분까지 열이 전달되어야하는 거리로 인해 냉각 장치의 접촉 면적보다 훨씬 더 큰 방열판이 느슨하게 효율성을 떨어 뜨립니다.
접촉 표면 사이에 적합한 열 전달 화합물의 얇은 층을 사용하여 냉각 할 부품과의 양호한 접촉을 보장하기위한 일반적인 지침을 따르십시오.
매우 작거나 큰 방열판에 대한이 공식의 결과는 의심으로 처리해야합니다. 예를 들어 마지막 결과에서 냉각 팬 반경은 방열판보다 훨씬 크기 때문에 대부분의 공기 흐름이 핀에 가깝게 흐르지 않으므로 결과가 의심됩니다. 그렇지 않으면 꽤 좋은 근사치입니다.
주변 온도가 생각하는 모든 것에 25도를 추가하고 계산을 수행 할 때 구성 요소의 최대 목표 온도에서 25 도의 안전 마진을 공제하는 것이 가장 좋습니다.
이 공식을 사용하여 원자력 발전소의 냉각을 설계하지 마십시오.
http://www.heatsinkcalculator.com/blog/how-to-design-a-flat-plate-heat-sink/ 에는 평판 크기를 결정하는 데 필요한 계산에 대한 자세한 설명을 제공 하는 훌륭한 블로그 기사가 있습니다. 방열판으로 사용됩니다. 또한 스프레드 시트에 계산을 제공하지만 다운로드 링크를 받으려면 이메일 주소를 제공해야합니다.