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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Soldadura eléctrica. Cómo calcular el radiador. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / equipo de soldadura Durante el funcionamiento de un dispositivo semiconductor, se libera energía en su cristal, lo que provoca el calentamiento de este último. Si se libera más calor del que se disipa en el espacio circundante, entonces la temperatura del cristal aumentará y puede exceder el máximo permitido. En este caso, su estructura se destruirá irreversiblemente. Por lo tanto, la confiabilidad de los dispositivos semiconductores está determinada en gran medida por eficiencia de enfriamiento. El más efectivo es el mecanismo de enfriamiento por convección, en el cual el calor es llevado por el flujo de un refrigerante gaseoso o líquido, lavando la superficie enfriada. Cuanto mayor sea la superficie enfriada, más eficiente será el enfriamiento y, por lo tanto, se deben instalar dispositivos semiconductores potentes en radiadores metálicos con una superficie enfriada desarrollada. El aire ambiente se utiliza generalmente como medio de transferencia de calor. De acuerdo con el método de mover el refrigerante, se distinguen:
En el caso de ventilación natural, el movimiento del refrigerante se realiza debido al tiro que se produce cerca del radiador calentado. En el caso de ventilación forzada, el refrigerante se mueve por medio de un ventilador. En el segundo caso, es posible obtener mayores caudales y, en consecuencia, mejores condiciones de refrigeración. Los cálculos térmicos se pueden simplificar mucho si usamos el modelo de enfriamiento térmico (Fig. 18.26) Aquí la diferencia entre la temperatura del cristal TJ y temperatura ambiente TA provoca un flujo de calor que se mueve desde el cristal hacia el medio ambiente a través de resistencias térmicas RJC (cristal - caja), RCS (carcasa - radiador) y RSA (radiador - ambiente).
La resistencia térmica tiene la unidad de °С/W. Resistencia térmica máxima total RJA en el sitio del cristal: el entorno se puede encontrar mediante la fórmula:
donde RPP - potencia disipada en el cristal de un dispositivo semiconductor, W. Resistencia térmica RJC y RCS indicado en los datos de referencia para dispositivos semiconductores. Por ejemplo, según los datos de referencia, para el transistor IRFP250N, su resistencia térmica en la sección del radiador de cristal es RJC + RCS \u0,7d 0,24 + 0,94 \uXNUMXd XNUMX ° C / W. Esto significa que si se disipa una potencia de 10 W en el chip, su temperatura será 9,4 °C más alta que la temperatura del disipador. Resistencia térmica del disipador de calor se puede encontrar por la fórmula:
La siguiente metodología se basa en las pautas de selección de radiadores de aluminio Max Clip System™ de AAVID THERMALLOY. En la fig. 18.27 muestra una relación gráfica entre el perímetro de la sección de un radiador de aluminio y su resistencia térmica para enfriamiento por flujo de aire natural (línea roja) y forzado (línea azul). Por defecto, se supone que:
Si las condiciones de refrigeración difieren de las aceptadas por defecto, se puede realizar la corrección necesaria utilizando los gráficos de la Fig. 18.28 - fig. 18.30
Por ejemplo, calculemos un radiador que enfría un transistor ERST, compuesto por 20 transistores tipo IRFP250N. El cálculo del radiador se puede realizar para un transistor, y luego el tamaño resultante se puede aumentar en un factor de 20. Dado que la potencia total disipada en el transistor clave es 528 W, la potencia disipada en cada transistor IRFP250N es 528/20 = 26,4 W. El disipador debe garantizar que la temperatura máxima del cristal del transistor no supere los +110 °C a una temperatura ambiente máxima de +40 °C. Nos encontramos resistencia termica RJA para un transistor IRFP250N:
Ahora busquemos resistencia térmica del disipador de calor:
Conociendo la temperatura máxima del cristal y la resistencia térmica en la sección del cristal-radiador, determinamos la temperatura máxima del radiador:
De acuerdo con el gráfico (Fig. 18.28), determinamos el factor de corrección Kt para la diferencia de temperatura entre el radiador y el ambiente:
Sirve para enfriar el radiador ventilador tipo 1,25EV-2,8-6-3270U4, con una capacidad de 280 m3/h. Para calcular el caudal, debe dividir el rendimiento por la sección transversal del conducto soplado por el ventilador. Si el conducto tiene un área de sección transversal:
entonces la tasa de flujo de aire será:
De acuerdo con el gráfico (Fig. 18.29), determinamos el factor de corrección Kv a la velocidad real del flujo de aire:
Supongamos que tenemos una gran cantidad de radiadores listos para usar con un perímetro de sección de 1050 mm y una longitud de 80 mm. De acuerdo con el gráfico (Fig. 18.30), determinamos el factor de corrección KL para la longitud del radiador:
Para encontrar la corrección total, multiplicamos todos los factores de corrección:
Sujeto a modificaciones, el radiador debe proporcionar resistencia termica:
Usando el gráfico (Fig. 18.27), encontramos que un transistor requiere un radiador con un perímetro de sección transversal de 200 mm. Para un grupo de 20 transistores IRFP250N, el radiador debe tener un perímetro de sección transversal de al menos 4000 mm. Dado que los radiadores disponibles tienen un perímetro de 1050 mm, habrá que combinar 4 radiadores. Se disipa menos energía en el diodo ERST, pero por razones de diseño, se puede usar un radiador similar. A menudo, los fabricantes de enfriadores indican el área de superficie del radiador, y no el perímetro y la longitud. Para obtener el área del radiador a partir del método propuesto, basta con multiplicar la longitud del radiador por su perímetro SP = 400 x 8 = 3200 cm2. Autor: Koryakin-Chernyak S.L.
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Comentarios sobre el artículo: invitado Pero, ¿y si la resistencia térmica Rsa es negativa? Zufar Hola. Muchas gracias por el útil artículo. Una pequeña pregunta: ¿qué significan los datos del radiador, por ejemplo, 13 pulgadas * grados / vatio (para un radiador HS 107-100)? zufarakhmetvaliev@gmail.com Serguéi Clase! Mikola Disponible: los conceptos básicos de cálculo y los parámetros más importantes. [rodar]
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