При выборе радиатора в магазине радиотоваров, вам предлагают ориентироваться на два основных его параметра, таких, как площадь и тепловое сопротивление. Чтобы понять, какой нужен радиатор, необходимо провести расчеты. Часто в литературе встречаются сложные методики расчетов, а между тем их можно значительно упростить, используя тепловую модель охлаждения, показанную на рис.1.
Возьмем сразу реальный пример. На транзисторе IRF840 выделяется 3Вт тепла. Нужно выбрать такой радиатор, при котором температура кристалла транзистора не превысит 85 C° при температуре окружающей среды 25 C°.
Суммарное максимальное тепловое сопротивление кристалл-окружающая среда Rja можно вычислить по формуле:
Где, значение Rjc берется из технической документации на транзистор и для IRF840 составляет 1 C°/Вт. Значение Rcs берется из таблицы 1.
По графику, приведенному в [1] на стр.455 (рис. 18.28) определим поправочный коэффициент Kт на разницу температуры радиатора и окружающей среды, которая для нашего примера равна 79-25=54 C°. Приблизительные значения коэффициента Kт приведены в таблице 2.
Kт ≈ 1,12
Итоговое тепловое сопротивление радиатора составит:
Таким образом, если мы установим транзистор IRF840, на котором рассеивается 3 Вт, на радиатор с тепловым сопротивлением 16 C°/Вт (без изолирующей прокладки), то температура радиатора будет равна 79 C°, а кристалла 85 C°, при температуре окружающей среды 25 C° и естественной конвенции.
Инженеры часто пользуются простым правилом при выборе площади радиатора: 1Вт рассеиваемой мощности на 20-30 см2 площади радиатора при естественной конвенции. При этом перегрев составляет приблизительно 30-50 C°, т.е. температура радиатора, при температуре окружающей среды 25 C°, составит 55-75 C°.
Источники:
- Корякин-Черняк С.Л., Партала О.Н., Давиденко Ю.Н., Володин В.Я. Электротехнический справочник. – СПб.: Наука и Техника, 2009. – 464с.: ил. + DVD.
- Сборник научных трудов НГТУ. - 2004. - № 2(36) - 9 – 14. Тепловой расчет мощных полевых транзисторов, работающих в ключевом режиме. В.С. Данилов, К.С. Лукьянов.