Ayuda para calcular la disipación de calor en el paquete DIP de doble línea de plástico (DIP-8 opamp)

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La pregunta es sobre la máxima disipación de calor de la viruta (y no sobre la eficiencia o la exactitud de este diseño).

El circuito es bastante simple: ponga en paralelo 30 Opamps duales en un paquete DIL de 8 pines (es decir, 60 opamps en paralelo en la configuración de ganancia unitaria) para pilotar una carga de 4 ohmios. Para cada opamp hay una resistencia de 5 ohmios (Rout) en su salida para evitar que luchen entre sí.

Vin es una onda sinusoidal de 1 KHz (aproximadamente 12 VACmax) En teoría, 12VAC en 4ohm serían 36W @ 3A Esta división por 60 opamp, significa aproximadamente 600 mW a 50 mA cargar cada opamp.

R = 4ohm

Sin chip = 30

No OpAmp = 60

RShared = 4ohm * 60 opamp = 240ohm

Rout single = 5ohm

RL = RShared + Rout = 240 + 5 = 245ohm

Así que supongo que cada opamp estará cargado como corriente por 245 ohmios. (¿Correcto?)

Luego necesito calcular la disipación del paquete para un paquete de plástico de DIL 8 pin:

Tj Max = 150 ° C

OJA = 130 ° C / W (PAQUETE DE 8-LEAD PDIP) desde la hoja de datos

El máximo actual (de la hoja de datos) para cada opamp es

IS Max = 8.7mA

Vs + = 15V

Vs- = -15V

Suministro de PS máx. cada opamp = (15 + 15) * 8.7 = 261mW

La hoja de datos dice (pág. 10): "en el peor de los casos, la disipación de energía se produce con la corriente de suministro máxima y cuando la tensión de salida es 1/2 de cualquier tensión de alimentación (o la oscilación máxima si es menor que 1/2 tensión de alimentación) ".

Para cada amplificador, PDMax es:

PDMax cada =

= PSupply Max + (Vs + / 2) ^ 2 / RL

= 261mW + 230mW = 491mW

Para chip total (amplificador operacional dual):

chip PDMax = PDMax cada * 2 = 982mW

Chip TJ: Tj = TA + (PDMax * 130 ° C / W) = TA + (0,982 * 130) = TA + 128 °

TA Máx = Tj Máx - 128 ° = 150 ° - 128 ° = 22 ° (< < 70 ° C !!!)

Como mi temperatura ambiente es de 25 ° o incluso superior, cualquier disipador de calor en los chips DIP 8 no funcionará, ¿y el amplificador de humo en cualquier caso ?

¿Realmente necesito cambiar el amplificador operacional o aumentar el número de amplificadores operacionales o renunciar a este proyecto?

¿Esto es correcto? ¿Son correctas todas las suposiciones anteriores? Muchas gracias.

ESTE ES EL ENLACE A LA HOJA DE DATOS

    
pregunta Gianluca G

2 respuestas

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El problema con esta matemática es que funciona en teoría, pero en la práctica puede estar muy lejos.

Las matemáticas solo funcionan si los 60 amplificadores operacionales funcionan exactamente al unísono. Esa es una gran pregunta. Cualquier retraso de propagación en la señal de entrada desde el primero hasta el último amplificador operacional creará una onda estacionaria de mayor corriente a través de los dispositivos. Además, las variaciones en la ganancia y la velocidad de giro de un dispositivo a otro causarán puntos calientes en su matriz. Estos efectos también agregarán distorsión a la señal de salida resultante.

Estas son las razones por las que normalmente no duplicamos (o más) los dispositivos para aumentar la unidad actual.

    
respondido por el Trevor_G
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Bien, su número actual de suministro es un poco bajo (9mA es el máximo de la hoja de datos, 8.7mA es para +/- 5V). Así que eso es 18mW más, así que un par de grados C más calefacción.

Si trabaja a una temperatura máxima de la unión máxima de 150 ° C, los números se calculan para un ambiente máximo de aproximadamente 65 ° C. Si su dispositivo nunca tendrá que trabajar a una temperatura (alrededor del chip) más alta que eso, y si la resistencia térmica en una toma de corriente es 130 ° C / W, entonces está bien. TI sugiere una reducción del 5-10% para las piezas con zócalo, lo que lo está acercando. También habrá un aumento debido a cualquier recinto.

Por otra parte, si solo se va a utilizar para señales de CA, su disipación promedio será considerablemente menor. El número anterior es para el caso algo patológico de una señal de CC mantenida en el voltaje de salida exacto del caso más desfavorable.

Un disipador de calor no puede dañar (bueno, a menos que se despegue y produzca algún cortocircuito) y podría mantener las temperaturas de la unión un poco más alejadas de ese límite máximo absoluto de 150 ° C, lo que mejora la confiabilidad.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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