Compré esta resistencia de potencia de 0,5 ohmios, que viene en un paquete TO-220, con el objetivo de empujando 3A a través de él (es decir, 4.5W)
La hoja de datos tiene la siguiente información:
Dice que aumentará 6.5 K / W, por lo que debería aumentar 29.25C + 23C ambiente = 52.25C. Usando la sonda de mi termómetro, la temperatura en el cuerpo de metal es muy superior a 150 ° C, así que lo apagué.
¿He estropeado algo en mis cálculos o esta hoja de datos está especificada incorrectamente?
El nivel de disipador térmico que necesita depende de la temperatura ambiente máxima que pueda garantizar (supongamos 50C). A una temperatura de funcionamiento de 150 ° C, tiene un gradiente de temperatura entre las partes internas de la resistencia y el aire de 100 ° C. Desea empujar 5W (redondeado) a través de este gradiente, lo que significa que la resistencia térmica total no puede ser más de 100C por 5W o 20C / W (C / W es la clasificación de un disipador térmico).
Si el 6.5C / W es la resistencia térmica interna adecuada a la caja que deja 13.5C / W para el disipador térmico. Para poner eso en perspectiva: el siguiente disipador térmico tiene una clasificación de 11C / W. Tenga en cuenta que para los disipadores de calor, un valor más bajo es mejor (y más grande, más pesado y más caro), así que manténgase por debajo de la cifra de 13.5 C / W.
Puede realizar dicho cálculo de la misma manera que lo haría con el voltaje (temperatura en C), la corriente (potencia en W) y la resistencia (resistencia térmica en C / W).
Nota 1: con un disipador térmico de 13.5 C / W, el disipador térmico estará a (13.5 / 20) * 100 = 67.5C por encima de la temperatura ambiente. Si eso es demasiado caliente para su propósito, necesitará un disipador de calor (mucho) más grande.
Nota2: El calor debe transferirse al ambiente. ¡Incluso el disipador de calor más grande es inútil cuando se coloca en una caja aislada térmicamente!
Nota 3: El C / W del disipador térmico eany se puede mejorar (reducir) drásticamente mediante el uso de circulación forzada (= un ventilador). Pero piense en lo que sucede cuando falla el ventilador, y el aire aún debe ir a alguna parte.
Nota 4: Una regla general rápida puede disipar hasta 1 W en una carcasa TO220, pero el caso se calentará demasiado al tocarlo. Por encima de 1W probablemente se necesite un disipador de calor.
Me atrevería a adivinar que \ $ \ mathrm {R_ {thj}} \ $ no es un empalme al aire (bueno, técnicamente, este es un resistor no tiene un empalme, pero estoy usando el término familiar) pero más bien es para el caso / embalaje.
EDIT: basado en un nota de la aplicación Bourns y la hoja de datos correspondiente al producto utilizado como ejemplo en esa nota, \ $ \ mathrm {R_ {thj}} \ $ es definitivamente al caso, no al aire.
Nota de inicio: dado que parece imposible obtener una especificación más precisa con respecto al punto de operación deseado de la pregunta / pregunta, señalaré vagamente la ley de Arrhenius, ya que se aplica a fallas inducidas por la temperatura en la electrónica; El siguiente gráfico está extraído del Manual de ingeniería eléctrica de Dorf.
Entonces, sí, puede llevar los componentes a su temperatura límite ... como se detalla en la respuesta de Wouter van Ooijen ... pero no está exento de riesgos.
El 6.5 ° C / W es cuánto se calentarán los "internos" en comparación con la placa / caja en el paquete TO-220. Por lo tanto, con 4,5 vatios, los componentes internos aumentarán unos 30 ° C por encima del caso.
Pero, ¿cómo el caso se deshace del calor? Esto probablemente será una cifra mucho más grande.
Si mira aquí , se le indica que para 1 vatio generado, un paquete TO-220 será 65degC Más caliente que la temperatura ambiente. Esto implica que, para 1 vatio, las partes internas se calentarán 6.5 grados centígrados.
Intenal estará a más de 70 grados centígrados por 1 vatio y quiere disipar 4.5 vatios.
Un ejemplo específico: desea disipar con seguridad 4.5W en esa resistencia.
Está clasificado para trabajar a 155C internamente; sin embargo, la reducción por lo general tiene un efecto positivo en la fiabilidad Veamos qué pasa si aspiramos a una temperatura interna de 120C. En Rthj = 6.5K / W, la unión aumentará 6.5K * 4.5W = 29.25K por encima de la temperatura de la caja. Por lo tanto, queremos mantener el caso por debajo de 120-29.25 decir 90C.
Ahora, ¿cuál es tu temperatura ambiente? Digamos que esto está en un recinto con otros componentes electrónicos y podemos esperar que el aire sea un poco más cálido que la temperatura ambiente, por ejemplo, 40C.
Por lo tanto, nuestro disipador térmico debe tener una resistencia térmica de (90 - 40) C / 4.5 W = 11.11C / W (o menos): diseñaría para 10C / W a menos que el espacio o el presupuesto sean particularmente ajustados.
La resistencia térmica se usa para decirle qué tan rápido viaja el calor de la resistencia al exterior del paquete. Eso le permite estimar el aumento de temperatura a partir de la potencia aplicada.
Si piensa que el calor es como el voltaje y qué tan bien o mal diferentes los materiales permiten que el calor pase a través de ellos como si fueran resistencias, entonces tiene una mejor idea de lo que la especificación le está diciendo.