Hoe weet je of je een koellichaam nodig hebt? (Behalve de verbrande vinger).

Dit wordt goed behandeld in technische handboeken en cursussen. En websites zoals deze.

In het kort:

U kent het energieverlies en de omgevingstemperatuur waarin dit leeft. Laten we zeggen, 1W en 40C.

U bepaalt zelf tot welke temperatuur u de kruising wilt beperken tot: onder 100C, laten we zeggen 90C voor een veiligheidsmarge.

Van de thermische weerstand van de Junction-Case (10C / W) en het vermogen (1W), dat geeft een temperatuur van de behuizing van 80C (of 40C boven de omgevingstemperatuur).

Wat betekent dat we 40C / watt nodig hebben tussen behuizing en lucht.
(Als het 62K / W-cijfer correct is voor een SOT32-pakket ... google het ... heb je een koellichaam nodig.

Dus zoeken we een koellichaam met 40C / watt of beter, thermische weerstand.

(Dit is enigszins vereenvoudigd om het principe te illustreren, maar is goed genoeg voor deze toepassing. Zie bijvoorbeeld de website hierboven voor meer gedetailleerde thermische budgettering)

Schade kan microseconden tot jaren duren, afhankelijk van de mate van oververhitting.

Ik heb nog nooit een pakket in de buurt van 10K / W zien komen zonder koellichaam.Het is meestal meer 62K / W, zelfs voor een groot pakket.Kleinere pakketten zoals SOIC's kunnen het dubbele zijn, en SOT's kunnen vier keer zo groot zijn, en het verandert niet echt veel met meer blootgestelde metalen oppervlakken.Je moet heatsinks monteren om van die oppervlakken gebruik te kunnen maken.

Je moet de abonnementen en kleine lettertjes in de datasheet lezen.10K / W is de thermische weerstand van de overgang naar de behuizing en wordt gebruikt in heatsink-berekeningen.Junction-to-ambient is wat belangrijk is als u geen koellichaam gebruikt.

Hoeveel gemakkelijker zou het leven zijn als we getallen konden krijgen van zo laag als 10K / W knooppunt-naar-omgevingstemperatuur.

De 10 ° C / W in uw gegevensblad is van de kruising tot de behuizing. Voor een transistor die in de lucht zit zonder koellichaam, zal de thermische weerstand van behuizing tot omgevingstemperatuur gewoonlijk veel hoger zijn dan de thermische weerstand van knooppunt tot behuizing.

Helaas spreekt het gegevensblad voor uw specifieke transistor niet over de thermische weerstand van junctie tot omgevingstemperatuur, of van behuizing tot omgevingstemperatuur, maar kiest u een andere transistor in dezelfde behuizingstijl ( http://www.farnell.com /datasheets/43630.pdf) suggereert dat de overgang naar de thermische weerstand van de omgeving ongeveer 100 ° C / W zal zijn

Dus als uw omgevingstemperatuur 30 ° C is en u 1W dissipeert, wordt verwacht dat de junctietemperatuur ongeveer 130 ° C is en de temperatuur van de behuizing ongeveer 120 ° C.

Dat is behoorlijk heet, maar het is binnen de maximale junctietemperatuur van 150 ° C van je transistor.

P.S. Zelfs met een koellichaam is het over het algemeen onpraktisch om de nominale waarde van een transistor daadwerkelijk te bereiken. Als uw transistor de nominale waarde bereikt, is een behuizingstemperatuur van 25 ° C vereist, wat enorm onpraktisch is.

Antwoord om in reactie op te volgen:

Ik ben erg in de war, hoe kan ik weten of ik een koellichaam nodig heb? :(

neem aan dat iets tussen ~ 5W / (m ^ 2 K) thermische geleidbaarheid aan de veilige kant is (zoek het respectievelijk op in een thermisch technisch handboek voor de niet-veilige kant en in het algemeen).Moet worden gespecificeerd met de koelribben die u koopt.

Dus een koeloppervlak van 100 cm ^ 2 heeft 0,05 W / K -> 20 K DeltaT per W

Ik zou graag wat bypasscondensatoren en filtercondensatoren willen zien over de ingangen, uitgangen en stuurlijnen.Het kan zijn dat u onbedoelde trillingen heeft, misschien RF waarvan u zich niet bewust bent.Dit zou het gedissipeerde vermogen van de transistors drastisch verhogen.

IR-thermometers worden gemakkelijk misleid door reflecterende oppervlakken.Gebruik zwarte tape of platte zwarte verf of een contactthermometer.Doffe zwarte oppervlakken zouden ervoor moeten zorgen dat uw IR-thermometer binnen 5% blijft.Gebruik een scoop om op oscillaties te controleren en voeg bypassing toe, omdat de scoopsonde misschien voldoende is om de oscillaties die je zoekt te stoppen.

Wat kan de reden zijn dat deze transistor onverwachts te heet wordt?

Mathematical Reason = V * I * Rca = Trise [Rca = 'C / W van case]
(Power Law * thermische weerstand, Rca case-ambient)

Ingenieurs moeten leren wat de thermodynamische weerstand en de resulterende temperatuurstijging en luchtstroomsnelheidsfactoren zijn die hierop van invloed zijn. (van 0 tot 5 m / s)

Bijvoorbeeld, een 1/4 W weerstand met lood die 1/4 W dissipeert bij een kamertemperatuur van 25 ° C, stijgt tot ___ welke temperatuur? (hint: opzoektemp. De-rating curve in datasheet)

Er zijn rules of thumb om te onthouden, en als je je vinger verbrandt van 1 / 4W, vergeet je het misschien nooit. ;)

1) Beschouw 2 vierkante inch (6 cm ^ 2) metalen oppervlak per watt of 1sq.in. dubbelzijdige Cu-warmteafvoer of koellichaam met vinnen met hoge dichtheid voor halfgeleiders, voor een stijging van 40 ° C boven de omgevingstemperatuur van 40 ° C. Maar weerstanden kunnen heter worden.

2) Kies een koellichaam dat geschikt is voor meer dan 50% van uw stroomtoevoer om redenen van efficiëntie.

3) Overweeg in de toekomst efficiëntere ontwerpen.

4) Begrijp wat er nodig is voor elektrische isolatie, indien nodig

Bij engineering is het belangrijk om gevoel te krijgen voor verhoudingen. Als u gewoon naar uw favoriete winkel voor elektronische onderdelen gaat en naar enkele koellichamen kijkt, zult u snel leren wat 10 K / W eigenlijk betekent met betrekking tot omgevingslucht. Bijv. https://www.conrad.nl/p/fischer-elektronik-ick-pga-14-x-14-x-14-koellichaam-96-kw-lxbxh-35-x-35-x -14-mm-181177 is een 9,6 K / W koellichaam van 35x35x14 mm, veel groter dan je naakte transistor.

Wat dit je vertelt, is dat het gemakkelijk is om wat overtollige warmte door 1 mm van een metalen plaat (transistorsubstraat) over te brengen, maar veel moeilijker om het over te brengen naar de omgevingslucht. Lucht is eerder een thermische isolator, tenzij het beweegt, dus ventilatoren.

Terug naar je vraag, je hebt behoorlijk wat grote vinnen nodig voor zelfs maar 1 waardeloze watt warmte, als je te maken hebt met dingen die niet tegen hoge temperaturen kunnen. Een voorbeeld hiervan is dat een lamp van 1 W (gloeilamp) geen probleem is, omdat hij honderden C aan kan. De klassieke fietsvoorlamp was 2,5 W. Maar een led van 1 W heeft serieuze koeling nodig, net als je transistor.

Het verbaast dat niemand je fundamentele rekenfout heeft opgemerkt.U zegt dat VCE 4,5 V is, dan zegt u dat IC 170 mA is?Toch heb je een weerstand van 2,5 ohm met daaroverheen 4,5 V?