Tính toán điện trở nhiệt của tản nhiệt

0
57

Đối với các thiết bị điện như MOSFETs, BJT nguồn và điốt điện, tản nhiệt là rất quan trọng để giảm nhiệt. Ngay từ cái tên, nó sẽ tản nhiệt ra khỏi các thiết bị điện và giúp kiểm soát nhiệt độ trong vùng an toàn. Trong bài này tôi sẽ thảo luận về tính toán điện trở nhiệt tản nhiệt. Đối với hệ thống làm mát cưỡng bức, kích thước tản nhiệt có thể không lớn. Tuy nhiên, để làm mát đối lưu hoặc làm mát tự nhiên, kích thước tản nhiệt sẽ thực sự quan trọng. Tính toán điện trở tản nhiệt này đang được chuẩn bị đặc biệt cho làm mát đối lưu.

Trong hệ thống làm mát cưỡng bức như hệ thống có quạt, kích thước tản nhiệt nhỏ là đủ. Thông thường sẽ không cần phân tích chi tiết về kích thước chính xác của tản nhiệt. Điều này sẽ không đúng với trường hợp làm mát đối lưu hoặc tự nhiên. Hiệu quả của tản nhiệt đang được đo bằng khả năng chịu nhiệt của nó. Sẽ có loại tản nhiệt có bề ngoài lớn nhưng khả năng chịu nhiệt cao hơn loại tản nhiệt có bề ngoài nhỏ. Nhân tiện, một bộ tản nhiệt lý tưởng có khả năng chịu nhiệt bằng không. Trong ứng dụng thực tế, tấm tản nhiệt có điện trở nhiệt nhỏ hơn được ưu tiên.

Cách kiểm tra mosfet

Giải thích quan trọng cần thiết cho tính toán điện trở nhiệt của tản nhiệt

Hình minh họa dưới đây là rất quan trọng để tính toán điện trở nhiệt tản nhiệt. Con số tự nó giải thích tất cả mọi thứ nên không cần phải giải thích.

Ở giữa các nhiệt độ, có một điện trở nhiệt như minh họa bên dưới.

Dưới đây là một phương trình liên hệ giữa nhiệt độ và điện trở nhiệt.

Điện trở nhiệt của tản nhiệt và những gì chúng ta đang theo đuổi là biến Rth hsa . Bằng cách sắp xếp lại đơn giản của phương trình trên sẽ cho Rth hsa .

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ không thiết kế tản nhiệt cũng như đo khả năng chịu nhiệt của nó. Thay vào đó, chúng ta sẽ tính toán kích thước tản nhiệt mà mạch của chúng ta cần. Có rất nhiều loại tản nhiệt ngoài kệ có sẵn trực tuyến mà bạn có thể lựa chọn. Ví dụ, mạch cần một tản nhiệt có điện trở nhiệt 1’C / W; mua tản nhiệt có điện trở nhiệt thấp hơn loại này.

 

Tính toán điện trở nhiệt của tản nhiệt mẫu

MOSFET công suất có tổng công suất tiêu thụ được tính toán là 10 watt . Nhiệt độ ngã ba thiết bị tối đa là 150’C . Nhiệt độ trường hợp thực tế của MOSFET phải được duy trì bằng hoặc dưới 100 ° C để hoạt động đáng tin cậy. MOSFET kháng nhiệt từ ngã ba đến trường hợp là 3 K / W . Xác định kích thước tản nhiệt tối thiểu cần thiết.

Giải pháp sẽ có trong học điện tử

Rthjc được quy định ở trên là 3 K / W . Rth chs là điện trở nhiệt giữa vỏ MOSFET và tản nhiệt. Về cơ bản đây là khả năng chịu nhiệt của phần tử liên kết vỏ máy và bộ tản nhiệt. Đây có thể là LMS, vít, bu lông, kẹp, v.v. Trong SMPS gần đây, LMS phổ biến vì nó sẽ không tiêu tốn dung lượng. Trong ví dụ tính toán điện trở tản nhiệt của tản nhiệt này, điện trở nhiệt giữa vỏ MOSFET và tản nhiệt không được cung cấp. Chúng ta chỉ có thể bỏ qua điều này vì thân MOSFET được liên kết hoàn hảo với tản nhiệt. Tuy nhiên, chúng ta nên xem xét một biên độ để có thể đáp ứng giả định này. Chúng tôi sẽ sử dụng phương trình đã cho ở trên như được viết lại dưới đây.

Những gì chúng ta tìm đến là thuật ngữ Rth hsa là điện trở nhiệt của tản nhiệt. Sửa đổi phương trình trên chúng ta nhận được

Hãy nhớ rằng chúng ta đang bỏ qua khả năng chịu nhiệt từ vỏ MOSFET đến tản nhiệt; bạn có thể sử dụng một tản nhiệt với kháng nhiệt được hạ thấp rất nhiều so với 2 K / W .

Hiểu Kí hiệu Kelvin và Độ C

Trong ví dụ trên, đường giao nhau và trường hợp

nhiệt độ được biểu thị bằng độ Celsiu s. Mặt khác các kháng nhiệt từ ngã ba đến trường hợp ( Rthjc ) có một đơn vị của K / W .

Làm thế nào mà 5’C / W – 3K / W = 2K / W ? Chúng ta chỉ có thể trực tiếp thực hiện phép trừ nếu các đơn vị giống nhau.

Trên thực tế, không có gì sai trong các tính toán trên. Cuộc kháng nhiệt từ ngã ba đến môi trường xung quanh hoặc tiếp giáp với trường hợp được quy định tại các datasheets trong hoặc ‘C / W hoặc K / W . Chúng giống nhau và không cần chuyển đổi đơn vị.

Đây là lời giải thích…

Khi chúng ta thêm hằng số 273 vào nhiệt độ tính bằng độ C, nó sẽ trở thành Kelvin.

Sử dụng dữ liệu tương tự trong mẫu tính toán điện trở tản nhiệt ở trên và chúng tôi sẽ áp dụng chuyển đổi ở trên từ ‘C sang K…

Thuật ngữ bên trong dấu ngoặc đóng và mở đã ở trong kelvin. Nếu chúng ta đơn giản hóa phương trình hơn nữa, hằng số 273 sẽ bị loại bỏ và những gì sẽ còn lại là số hạng (150-100) , theo đơn vị kelvin bây giờ chia cho 10W . Trừ bởi 3 K / W , kết quả là 2 K / W . Do đó, đừng ngại thực hiện chuyển đổi đơn vị.

Tham khảo thêm :

Sự khác nhau giữa tín hiệu tương tự và kỹ thuật số

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here