Calcule la cantidad de calor que produce un IC

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Estoy creando un dispositivo que contiene una gran cantidad de circuitos integrados. Ahora, estoy 99% seguro de que el calor no será un problema. (Teniendo en cuenta los voltios y los amplificadores involucrados, dudo que pudieras detectar la cantidad de calor involucrada). Pero, solo por el bien de los argumentos, ¿cómo harías para calcular estas cosas?

Mi primer pensamiento fue mirar la hoja de datos. Pero no parece decir en ninguna parte "este chip producirá X unidades de calor en funcionamiento normal". (Presumiblemente porque hay muchas variables diferentes que lo afectan, por lo que no pueden obtener fácilmente un número definitivo).

Lo único relevante que puedo ver es una sección sobre "resistencia térmica". Si entiendo esto actualmente, esta es una medida de la rapidez con la que cualquier calor generado podría escapar de la carcasa. (Presumiblemente, dependiendo de qué tan caliente sea el interior en comparación con qué tan caliente afuera; parece expresarse en unidades de ° C / W).

Es evidente que la resistencia térmica es parte de la ecuación. Pero sin saber cuánto calor por segundo produce el CI en primer lugar, no estoy seguro de por dónde empezar con esto.

    

3 respuestas

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Aquí está la respuesta bastante simplificada: con pocas excepciones (como la emisión de luz o la radiación de RF), los circuitos electrónicos convierten toda la energía entrante en calor. Por lo tanto, si mide la potencia consumida por su dispositivo ensamblado, puede obtener una buena aproximación del calor a disipar.

Por supuesto, si desea calcularlo por adelantado o predecir la temperatura en varias condiciones, necesita todas las cosas descritas en la respuesta de @ SpehroPefhany.

    
respondido por el Maple
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La potencia se mide en vatios (julios por segundo). Calcule la disipación al comprender el IC y la cantidad de corriente que se extrae de qué voltaje (s) en las condiciones en que lo va a utilizar. Algunas partes consumen una corriente que se queda allí, lo que es significativo, otras casi no usan energía hasta que se marca la parte, entonces la potencia puede ser casi proporcional a la frecuencia del reloj.

Una vez que sepa el poder, debe entender cómo se transfiere al medio ambiente. Uno de los componentes de eso es cómo pasa del dado al exterior del paquete IC. Eventualmente, tiene que encontrar su camino hacia el aire, el agua, la tierra, ser irradiado hacia el espacio, etc., o la temperatura continuará aumentando hasta que la parte falle.

Las carreras completas se basan en la gestión térmica y, por supuesto, se escriben libros. Intuitivamente, puedes tener una idea al mirar los dispositivos que te rodean. Algo del tamaño de su puño que consume algunos vatios puede estar bien si la potencia no está demasiado concentrada en el interior, por ejemplo. También puede fallar en un abrir y cerrar de ojos si la energía se concentra en un chip pequeño que está mal acoplado al exterior (demasiada resistencia térmica). La resistencia térmica implica una relación lineal entre el aumento de la temperatura y la potencia, que puede o no ser cierta. La radiación y la convención están lejos de ser lineales, pero la conducción es y el transporte masivo (por ejemplo, enfriamiento por agua) puede ser.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Mi primer pensamiento fue mirar la hoja de datos. Pero no parece decir en ninguna parte "este chip producirá X unidades de calor en funcionamiento normal".

Recuerda eso

$$ P = I \ times V $$

Es decir, la potencia (y, por lo tanto, la disipación térmica) es igual a la corriente multiplicada por el voltaje. La hoja de datos no puede enumerar explícitamente la disipación térmica, pero debe enumerar un máximo de consumo actual; multiplica eso por tu voltaje de trabajo y tienes tu número.

    
respondido por el duskwuff

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