tranzistori de putere și de disipare a căldurii

Este adesea necesar, așa cum am văzut în diagrama de mai sus, utilizați tranzistori de putere sau alt dispozitiv de curent mare, cum ar fi IMC sau redresoare de putere, puterea de disipare multe wați. Ieftin și foarte frecvente putere tranzistor 2N3055, montat în mod corespunzător, se disipă 115 wați. Toate dispozitivele puternice sunt disponibile în pachete, oferind un contact termic între o suprafață metalică și radiatorul lor extern. In multe cazuri, suprafața metalică a dispozitivului este conectat electric la una din bornele (de exemplu, tranzistorul de putere este întotdeauna conectat la colectorul).

În principiu, problema radiator - țineți tranziții de tranzistori sau alte dispozitive, la o temperatură care să nu depășească temperatura de funcționare maximă specificată. Pentru tranzistori de siliciu în carcase de metal temperatură maximă de tranziție este de obicei 200 ° C, și pentru tranzistoare în carcasă din plastic este de 150 ° C, Cunoașterea acestor parametri, designul radiatorului este simplu: știind puterea care dispozitivul va disipa în schemă, se calculează temperatura de tranziție cu conductivitatea termică a tranzistorului, radiator și tranzistorul maxim temperatura mediului de funcționare a mediului. Apoi selectați un radiator la temperatura de tranziție a fost cu mult sub valoarea maximă specificată de producător. Există rezonabil de a fi în siguranță, deoarece la temperaturi apropiate de valoarea maximă, tranzistorul eșuează repede.

Rezistența termică. La calcularea radiatorului folosind θ rezistența termică, care reprezintă raportul dintre valoarea diferenței de temperatură în grade față de puterea transmisă. Când transferul de căldură are loc numai prin conducție, rezistența termică - constanta valoare, independentă de temperatură și depinde numai de dispozitivul de contact termic. Pentru seria secvențială de contacte termice rezistența termică totală este suma rezistentelor termice ale compușilor individuali. Astfel, pentru un tranzistor montat pe un radiator, rezistența termică totală atunci când căldura este transferată de la p-n - tranziția la mediul extern este suma rezistențelor tranziției termice - carcasa θpk. Conexiune de locuințe - radiator θkr și radiator de tranziție - θrs miercuri. Astfel, p-n temperatură - tranziția este egal cu

unde P este puterea disipată

Să considerăm un exemplu. Anterior, a redus circuitul de alimentare cu un tranzistor de trecere externă are o disipare de putere maximă a tranzistorului 20 nu este stabilizat W la o tensiune de intrare de 15 V (10 V cădere de tensiune, 2 A). Să presupunem că acest circuit trebuie să funcționeze la o temperatură ambiantă de 50 ° C - nu aranjament, astfel extrem de compact pentru echipamente electronice, - și să încerce să păstreze temperaturi de tranziție sub 150 ° C, de ex mult mai mici decât cele de 200 ° C, indicate de producător. Rezistența termică de la intersecția la corp este egal cu 1,5 ° C / W. Un tranzistor de putere într-un pachet TO-3 montat cu o garnitură specială, care asigură izolare electrică și contactul termic are o rezistență termică de la coca la radiator aproximativ 0,3 ° C / W. În cele din urmă, Wakefield companie radiator, modelul 641 (fig. 6.6) are o rezistență termică la interfața cu mediul exterior de ordinul a 2,3 ° C / W. Prin urmare, rezistența termică totală dintre p-n - joncțiunii și mediul înconjurător va fi egal cu 4,1 ° C / W. La 20 W Temperatura de tranziție puterea disipată este de 84 ° C peste temperatura ambiantă, adică va fi egală cu 134 ° C (la o temperatură exterioară maximă în acest caz). Astfel, radiatorul selectat este potrivit, iar dacă doriți să economisi spațiu, puteți selecta câteva mai mici.

Note cu privire la radiatoare.

1. În cazul în care sistemele de disipează putere mare, de exemplu, de mai multe sute de wați, ar putea avea nevoie de aer de răcire forțată. În acest scop, ea a produs radiatoare mari, destinate utilizării cu ventilatoare și având o rezistență termică foarte scăzută de radiator la mediul extern - de la 0,05 până la 0.2 ° C / W.

2. În cazul în care tranzistorul este izolat electric de radiator, ca de obicei este necesar, mai ales în cazul în care mai mulți tranzistori montat pe un radiator, apoi folosiți un strat subțire distanțiere izolante între tranzistori și chiuvete de căldură, precum și căptușeli izolante pentru șuruburi de fixare. Garnituri produse sub tranzistor standard, și carcasele de mica izolate din aluminiu și beriliu Dioxid Ve02. Atunci când se utilizează vaselină termoconductor creează o rezistență termică suplimentară de 0,14 ° C / W (beriliu) până la 0,5 ° C / W. O bună alternativă la combinația clasică de mică plus pad poate servi ca izolatori lubrifiant pe bază de compuși organo fără utilizarea lubrifiantului acoperite cu dispersia compusului conductiv termic; în mod tipic nitrura de bor sau alumină. Aceste izolatori sunt curate și uscate, ușor de utilizat, nu amenință să păteze mâinile, îmbrăcăminte și produse electronice, substanta lipicioasa alba, pe langa economisind mult timp. Rezistența termică a izolatorul este 0,2 - 0,4 ° C / W, adică pe deplin comparabile cu valorile metodei „murdar“ ... compania Bergquist solicită sale produse «Sil-pad», Chomerics - «Cho - Therm», produs SPC cunoscut sub numele de «Koolex», Xhermalloy apelurile «Thermasil». În activitatea noastră folosim cu succes toate aceste izolatoare.

3. Radiatoarele mici sunt fabricate sub forma unor duze de dimensiuni mici, simple, de pe tranzistori carcase (similar cu un standard TO-5). În cazul disiparea puterii scăzute (1 - 2 W), care este suficient și nu trebuie să sufere prin montarea tranzistorul oprit la radiator, și apoi să-l trage înapoi la diagrama de sârmă (a se vedea exemplul din figura 6.6 ..). În plus, există diferite tipuri de radiatoare mici pentru funcționarea cu puternice IC în carcase de plastic (mulți stabilizatori precum și tranzistori de putere au carcasa), care sunt montate direct pe placa de la o carcasă IC. Acest lucru este foarte util în aplicații în cazul în care puterea nu este mai mult de câteva wați disipate (a se vedea exemplul. Așa cum este prezentat în Fig. 6.6).

4. Uneori este convenabil pentru a monta tranzistorul de putere direct pe șasiu sau carcasa. În acest caz, este mai bine să folosească o metodă de proiecție conservatoare (incinta trebuie să fie rece), deoarece corpul încălzit se va încălzi și alte elemente ale circuitului și de a reduce durata de viata lor.

5. Dacă tranzistorul este montat pe radiator fără izolație, este necesar să se izoleze radiatorul de pe carcasă. Aplicarea distanțierele izolante trebuie întotdeauna (de exemplu, modelul 103 Wakefield), desigur, în cazul în care corpul tranzistorul nu se întemeiază pe ideea. În cazul în care tranzistorul este izolat de radiator, radiatorul poate fi montat direct pe carcasă. Dar, în cazul în care tranzistorul iese din instrument (de exemplu, un radiator este montat pe partea exterioară a Stogniy peretele din spate), are sens pentru a izola tranzistor, astfel încât nimeni nu înainte de a-l atins accidental și nu este blocată la pământ (izolat poate fi, de exemplu, o garnitură THERMALLOY 8903N).

6. Rezistența termică a radiatorului - mediul vnshnyaya general indicate când aripioarele radiatorului sunt dispuse vertical, sunt suflate cu aer fără interferențe. În cazul în care radiatorul este instalat ca un alt sau există obstacole în calea fluxului de aer, randamentul radiator este redus (rezistență termică crescută); cel mai bine pentru a monta radiatorul pe partea din spate a dispozitivului, plasarea pe verticală o nervură.

Fig. 6.6. Heatsinks pentru tranzistori de putere. Companii - producători: I - IERC, T - THERMALLOY, W - Wakefield, (dimensiunile sunt în inci, 1 „= 25,4 mm).

Exercitiul 6.2. Tranzistor 2N5320. având o rezistență termică joncțiune carcasă 17,5 ° C / W, un radiator de tip amovibil IERC TXBF (vezi. fig. 6.6). Temperatura maximă admisibilă de joncțiune 200 ° C. Cât de mult puterea poate fi disipată această structură la o temperatură externă de 25 ° C? Cum această putere scade cu fiecare creștere a temperaturii mediului ambiant grad?