¿Cómo calculo la resistencia térmica del material plano de aluminio?

Puede usar esta calculadora para ejecutar algunos números para un plano placa (su diseño debe tener aletas). Tenga en cuenta que tiene un número limitado de intentos y que requiere un parámetro de velocidad del aire. Conecte la temperatura deseada de la caja a partir de las curvas de reducción, que veré más adelante.

¿Estás atrapado con el TIP122? ¿Qué tal el paquete TO-220? Tanto el TIP122 como el TO-220 están diseñados solo para aplicaciones de potencia media. Este tipo de aplicación estaría mejor servida por un transistor de alta potencia y un paquete de lata de metal.

La diferencia entre un transistor de alta potencia, potencia media o señal pequeña no solo está en sus paquetes, sino que también está en la estructura del dispositivo. La tabla de clasificaciones máximas para [TIP122 hoja de datos ] muestra que tiene una disipación de potencia de colector máxima Pc de 2W en aire a 25 ° C, o 65W con Tc = 25 ° C. La segunda estadística asume que usted podría tener un disipador de calor infinito, conectado con el compuesto del disipador de calor definitivo a la pestaña (técnicamente, el caso, pero la pestaña es lo único que importa) en el TO-220, de modo que la pestaña del disipador de calor esté a 25 DO. Incluso en ese caso, la unión del transistor, que es lo que le preocupa, superará los 150 ° C. Hay resistencia térmica entre la unión y la pestaña. (Nota: Estoy de acuerdo con jluciani: me gusta mi silicio a 125 ° C o más frío). (Sidenote 2: los disipadores de calor de metal en los BJT generalmente están conectados al colector, por lo que tendrá una fuente 3A conectada a la caja, a un voltaje mayor que el emisor / tierra, y no querrá que esté en un lugar donde pueda cortarse fuera.)

Observe las curvas de reducción (Figura 5 en la hoja de datos de TIP122):

Sinecesitadisipar72W,simplementenopuedehacerlo.Sinecesita36W,tendríaquemantenersudisipadordecaloramenosde50°Cporencimadelatemperaturaambiente(25°C.Esestegradientedetemperaturade50gradosloqueleproporcionaladisipacióndeenergía).Compareesacurvaconuntransistordealtapotenciacomoel MJ11022 [hoja de datos] :

Su disipador de calor ahora puede ser un peligro de quemadura mucho antes de que se dañe el transistor. 72W corresponden a casi 100 ° C por encima de la temperatura ambiente, y 36W a una temperatura de funcionamiento absoluta de casi 150 ° C. Ten cuidado con los ciclos térmicos si quieres correr realmente caliente.

Le sugiero encarecidamente que utilice un transistor TO-3 o TO-204 de alta potencia en lugar de su TIP122.

Probablemente necesitará una placa grande muy o una buena cantidad de Moviendo aire.

¿Cuál es la hora de encendido del TIP122? Si el tiempo de encendido es mayor que 100mS entonces usted está disipando 72W no 36W. Necesitas mirar en las curvas de respuesta térmica transitoria para determinar la reducción.

Debe permitir cierta resistencia térmica para la interfaz entre la Caso del transistor y el sumidero (o placa).

Suponiendo que su tiempo de encendido es inferior a 1 ms, se está disipando 36W. Mirando la hoja de datos de On-Semi -

Rjc = 1.92 degC / W máx. Temperatura máxima absoluta de la unión = 150 ° C (no excederé 125 ° C)

T = (Rjc + Rcs + Rsa) * Pd

125 = (1.92 + 0.5 + Rsa) * 36

Rsa = 1.05degC / W (que concuerda con tu cálculo cuando restas Rcs)

Si observa las hojas de datos de los proveedores de disipadores, puede obtener un Idea de tallas. Checkout enlace

Para calcular la disipación de potencia o los cambios de Rθjc o Rθja en un entorno dinámico (es decir, corriente de pulso), no es un proceso tan sencillo. Debe ver la llamada curva de "Respuesta térmica típica" proporcionada por el fabricante. Desde esta curva puede obtener la "Resistencia térmica transitoria" (normalizada o real). De todos modos no puedo hacer los cálculos detallados en este momento. Aproximadamente, en un entorno de 35 ° C, si desea disipar 35W de una caja TO-3 y mantener la temperatura del disipador a aproximadamente 55 ° C utilizando refrigeración natural, necesita una placa de aluminio gris, de 3 mm de grosor, con un borde de 16 cm (es decir, 210 gr). Esta placa debe estar libre para irradiar desde ambos lados en una disposición vertical, con el dispositivo de montaje montado en el centro de la placa. No olvide incluir en sus cálculos la pérdida térmica causada por el contacto con dos metales. En la práctica, el 35W está cerca de la potencia máxima que puede disipar utilizando placas metálicas y enfriamiento natural (es decir, una placa metálica Al 400 cm2, 5 mm de grosor, 0,5 kg, en disposición vertical en un lado libre o 50 W en ambos lados). Por encima de estos poderes, tienes que usar un disipador térmico aletado (natural o forzado), que no es difícil de calcular y construir

Este es mi camino para el diseño térmico. Nunca entiendo el concepto de resistencia térmica. Está lleno de suposiciones !! De todos modos, si desea continuar sus cálculos utilizando la resistencia térmica, es necesario tener medidas de la temperatura real de la carcasa en función del tiempo a plena carga o media carga.

Hay un gran artículo de blog ubicado en enlace que proporciona una explicación detallada de los cálculos necesarios para dimensionar una placa plana para usarla como disipador de calor. También proporcionan la hoja de cálculo con los cálculos, sin embargo, tendrá que proporcionar su dirección de correo electrónico para obtener el enlace de descarga.