Problemas de calor para STM32F103C8T6 en el gabinete

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Para mi proyecto de hobby, tengo la intención de agregar un STM32F103C8T6 (y luego STM32F407VET6 o ZET6) en un gabinete.

Para el peor de los casos, tomemos el 407, la hoja de datos se puede encontrar here .

En la página 80, se indican algunas disipaciones de potencia (entre 435 y 543 mW). También se muestran algunas temperaturas en la página.

Lo que quiero usar en ellos (tal vez repartidos en dos dispositivos, pero supongamos que pongo todo en un STM32):

  • botón de reinicio
  • Máximo 10 LED pequeños (3 mm, algunos bicolores). si estos causan demasiada energía / calor, quiero usar más pequeños o menos. También los LED estarán muy dispersos probablemente (al menos la mayoría de ellos). Son sólo para notificación. Asumiría un consumo total de energía de 100 mA (suponiendo que algunos son uno más que otros, por lo que suponiendo que 20 mA por LED, en promedio 5 están encendidos).
  • Unas docenas de cuentas de ferrita
  • 4 o 5 6N137 o optoacopladores similares
  • conductor de bus CAN (placa de arranque MCP2551)
  • Uno o dos (transceptores de 2.4 GHz)

Periféricos usados:

  • 6-8 UARTs
  • PUEDE
  • Algunos temporizadores
  • Uno o dos puertos SPI (para los nRF24L01s)
  • PUEDE

Entorno / Límites

  • No hay modo de bajo consumo
  • Frecuencia máxima de la CPU (168 MHz para STM32F407)
  • Recinto!

¿Me metería en problemas al colocar estos STM32 en un gabinete ... Supongo que necesito agregar algunos agujeros posiblemente? ¿Qué otras medidas debo tomar para evitar que se fríen en su envoltura?

(nota: Sé que probablemente pueda calcular el consumo de energía exacto, pero quiero tener una idea general de lo que puedo esperar, ya que nunca he construido un proyecto real, y la única vez que coloco un Arduino en un En el recinto se frió, pero se conectó con un adaptador de 12V).

    
pregunta Michel Keijzers

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Bueno, su principal objetivo es mantener la MCU (generalmente todas las partes) dentro de su región operativa.

Para eso, debe tener que estimar la corriente necesaria para el funcionamiento, la resistencia térmica (que es dura) y la temperatura ambiente en la que funcionará el dispositivo.

Las cifras de disipación de energía que se encuentran en la hoja de datos son números que evitarán que la temperatura de la unión salga de las especificaciones a la temperatura ambiente dada.

En el peor de los casos, todo encendido, 3.6 V corriendo a toda velocidad, dan 109 mA. Esto es 392 mW.

Usted está limitado a 240 mA máx. a través de Vdd o Vss. 109 mA terminan en el núcleo, deja 131 mA para el resto.

Con los LED modernos no los conduciría con más de 5 mA como indicadores, excepto que se usen afuera a la luz del sol.

La conducción de 10 LED con 5 mA y 0,4 V de caída interna (tabla 49) agrega otros 20 mW a la disipación interna.

No estoy seguro acerca de los otros puertos de E / S. Pero asumamos una disipación de potencia de 450 mW.

La Tabla 98 tiene la resistencia térmica para los paquetes listados. Con el peor tienes 46 K / W.

Con 450 mW, se obtiene un aumento de 20 K de la temperatura de la unión sobre el ambiente (la temperatura ambiente de la MCU no la del gabinete). Eso significa que básicamente puede tener 85 ° C dentro de su gabinete y la MCU estaría bien. (84,3 ° C para ser precisos)

Modelar la temperatura que resultará en su gabinete es mucho más difícil. Debe saber cómo se transferirá el calor del aire al gabinete y luego del gabinete al ambiente nuevamente. Tal vez su gabinete dé un número, pero la mayoría no.

Lo que normalmente hago es estimar la disipación de potencia total (agregar algo extra), colocar una PCB dentro del gabinete y soldar una parte que pueda manejar la disipación.

Luego mida la temperatura ambiente, la temperatura del gabinete y la temperatura dentro del gabinete mientras alimenta el dispositivo. Después de algunas horas, las temperaturas se habrán estabilizado y podrás ver qué aumento sobre el ambiente obtienes. Si se trata de un aumento de 40 K de la temperatura interior, no puede utilizar su dispositivo a temperaturas superiores a 45 ° C. Porque entonces, la temperatura ambiente de la MCU sería superior a 85 ° C.

Si desea tener algunas medidas de seguridad, puede usar el sensor de temperatura interno de la MCU para apagarse en caso de sobretemperatura.

Hay algunos circuitos integrados que harán lo mismo y probablemente más precisos si no confías en el sensor interno.

    
respondido por el Arsenal

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