Выбор радиатора для охлаждения элемента и расчет рабочей температуры кристалла полупроводникового элемента

Если условия (3.74) не выполняются, то требуется дополнительно охлаждать силовые элементы УМ.

Для дальнейших расчетов нужно иметь представление о процессе теплопередачи между кристаллом полупроводникового элемента и окружающей средой. Этот процесс может быть иллюстрирован рисунком 3.23.

Рисунок 3.23 – Процессы теплопередачи при работе полупроводникового элемента

Величины , , , называются тепловыми сопротивлениями. Они измеряются в º С/Вт и характеризуют процесс передачи тепла. В частности:

- тепловое сопротивление между кристаллом (J) и воздухом (через корпус) (А);

- тепловое сопротивление между кристаллом (J) и корпусом (С) полупроводникового прибора;

- тепловое сопротивление между корпусом прибора (С) и радиатором (S). Непосредственный контакт корпуса с радиатором имеет тепловое сопротивление около 1, 0 ÷ 1, 2 º С/Вт, при использовании силиконовой пасты 0, 3 º С/Вт, контакт через слюдяную прокладку (50 ÷ 60 мк толщиной) с силиконовой смазкой – 0, 4 º С/Вт;

- тепловое сопротивление между радиатором (S) и окружающей средой (воздухом) (A). Величины обычно приводятся в технических характеристиках радиаторов. Например, в Приложении Ж даны характеристики некоторых типов радиаторов, которые можно использовать в курсовой работе.

Расчет производим по изложенной ниже методике.

Задаем рабочие температуры

Для расчета задаем допустимую максимальную температуру кристалла и температуру окружающей среды .

Для большинства транзисторов максимальную температуру кристалла можно принять равной 150 º С.

Температура окружающей среды при расчетах электронных устройств принимается от 40 до 55 º С.

2 Определяем требуемое тепловое сопротивление теплоотвода

или . (3.75)

3 Ориентировочно находим требуемое тепловое сопротивление радиатора

. (3.76)

Выбираем радиатор

По справочникам, каталогам, используя Интернет, выбираем радиатор с тепловым сопротивлением величиной не менее .

Выбрав определенную марку радиатора, уточняем его тепловое сопротивление для дальнейших расчетов.

5 Определяем суммарное тепловое сопротивление проектируемого теплоотвода по уточненной формуле

. (3.77)

6 Определяем рабочую температуру кристалла при использовании выбранного радиатора

или . (3.78)

Если радиатор выбран правильно, то должно выполняться условие:

. (3.79)

На этом расчет теплоотвода для УМ может быть закончен.

Пример расчета радиатора

Исходные данные для расчета:

- мощность, выделяемая на транзисторе (ОУ) - Р_Т = 32 Вт;

- максимальная температура кристалла - = 140°C;

- температура окружающей среды - =55°C;

- тепловое сопротивление между кристаллом и корпусом - = 1, 3 º С/Вт;

- тепловое сопротивление между корпусом прибора и радиатором при использовании силиконовой пасты = 0, 3 º С/Вт;

- тепловое сопротивление между кристаллом и воздухом (через корпус) - = 22 º С/Вт.

1 Определяем требуемое тепловое сопротивление теплоотвода

º С/Вт. (3.80)

2 Ориентировочно находим требуемое тепловое сопротивление радиатора

º С/Вт. (3.81)

Выбираем радиатор

Выбрав определенную марку радиатора, уточняем его тепловое сопротивления для дальнейших расчетов.

Принимаем радиатор, изображенный на рисунке 3.24. = 0, 9 º С/Вт.

Рисунок 3.24 – Радиатор с = 0, 9 º С/Вт

4 Определяем суммарное тепловое сопротивление проектируемого теплоотвода по уточненной формуле

º С/Вт. (3.82)

5 Определяем рабочую температуру кристалла при использовании выбранного радиатора

°С. (3.83)

Радиатор выбран правильно, так как выполняется условие:

121, 4 °С < 140 °С

На этом расчет теплоотвода для усилителя мощности может быть закончен.

Расчет маломощных выпрямителей

Среди разнообразных схем электроники особое место занимают различного рода выпрямители. Они присутствуют практически во всех электронных устройствах, питающихся от сети переменного тока. Важной практической задачей является умение проводить инженерный расчет и проектирования таких схем.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒