Bei welcher Temperatur ist die thermische Grenze eines Verstärkers erreicht?

Nach dem Bild (wenn es sich um den fraglichen Verstärker handelt) ist das ein ziemlich großer Kühlkörper für 4 MOSFETs, die jeweils 5 W verbrauchen. Es sieht jedoch so aus, als wären andere Wärmequellen am Kühlkörper angebracht, und obwohl Sie nicht sagen, was diese abführen oder welche thermischen Impedanzen andere Wärmequellen zu den fraglichen MOSFETs haben, bin ich versucht, das zu sagen Sie (in Kombination mit dem Kühlkörper) heizen Ihre MOSFETs genauso gut auf wie sie kühlen!

Eine andere Sache, die bei der Berechnung der Temperatur am Temperatursensor fehlt, ist der Wärmewiderstand vom am weitesten entfernten Transistor zum Temperatursensor (und vorausgesetzt, hier sind keine anderen Wärmequellen am Werk). Kühlkörper sind gute, aber nicht perfekte Wärmeleiter, und zumindest ein Teil der Transistorwärme fließt am Temperatursensor vorbei zu anderen Teilen des Kühlkörpers. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass dies Ihre Schlussfolgerungen wesentlich ändert.

Wie von anderen betont wurde, sind 5 W nicht viel Leistung, die in einem Transistor abgeführt werden muss, und in diesem Fall ist der Transistor möglicherweise nicht die operative thermische Grenze. Sie könnten den armen Benutzer in Betracht ziehen, der sicherlich keinen Verstärker mit einem 150˚C-Kühlkörper anfassen möchte! Gesundheits- und Sicherheitsbedenken können eine viel niedrigere thermische Abschaltung als 150 ° C vorschreiben, und ich würde vorschlagen, dass Sie bei jeder thermischen Abschaltung über 100 ° C in Bezug auf Gesundheit und Sicherheit mit dem Feuer spielen.

Abgesehen von den oben genannten 2 nicht berücksichtigten thermischen Überlegungen denke ich, dass Ihre Berechnungen in Ordnung sind. Sie haben Recht, dass Sie die anderen PCBs nicht mit einer Temperatur von 150 °C kochen möchten, und die meisten Ihrer anderen Komponenten sind wahrscheinlich auf eine maximale Temperatur von 75 °C ausgelegt. In Anbetracht dessen und der H&S-Überlegungen könnten Sie sogar in Erwägung ziehen, 75 °C als Überhitzungsschutztemperatur einzustellen.

Korrelation zwischen Leistung und Temperatur...

Was Sie meiner Meinung nach vermissen, ist, dass der Transistor dieser Größe und Nennleistung bei nur 5 W Leistung wahrscheinlich keine 150 ° C erreicht. Das heißt, Sie werden nicht beide Bedingungen gleichzeitig wahr haben.

Daher ist Ihre Subtraktion keine wahre Aussage. Sie denken:

in Wirklichkeit ist es wahrscheinlich so etwas wie ...

Im Wesentlichen gibt es eine andere Funktion im Gleichungssystem (die Beziehung zwischen Leistung und Temperatur), und Sie behaupten, dass zwei Dinge mit einer Beziehung unabhängig sind, wenn dies nicht der Fall ist.

Warum sich damit beschäftigen?

Es scheint, als würden Sie sich einer komplexen thermischen Situation nähern, in der Sie weder alle relevanten thermischen Modelle noch alle relevanten Details zu Konstruktion und Betrieb haben, indem Sie versuchen, Mathematik auf alle Datenblattparameter anzuwenden, die wahrscheinlich relevant erscheinen. Das wird wahrscheinlich nicht funktionieren.

Ich schlage eine Alternative vor: Messen Sie es.

1. Erstellen Sie eine Worst-Case-Umgebung.

2. Laden Sie den Verstärker auf seine maximal ausgelegte Ausgangsleistung

3. Messen Sie die Temperatur des Gehäuses der Transistoren

Wiederholen Sie diesen Wärme-Kühl-Vorgang 10 Mal an 10 Einheiten.

Die 3 Regime

Die Ergebnisse Ihrer 100 Versuche werden zeigen, welche davon wahr sind:

• Kein Problem -- Die beobachtete Höchsttemperatur lag deutlich unter Ihrer Auslegungsgrenze von 125 °C. Stellen Sie in diesem Fall die Grenze in der Produktion auf die obere Toleranz Ihres Temperatursensors über dem in den 100 Versuchen beobachteten Maximum ein. Dies ist wahrscheinlich das, was Sie sehen werden.

• Ach nein! -- Die beobachtete Höchsttemperatur lag deutlich über Ihrer Auslegungsgrenze von 125 °C. Sie müssen das Produkt neu gestalten. Das Design entspricht nicht den Spezifikationen. Dies ist bei Ihnen höchstwahrscheinlich nicht der Fall, da Sie wissen, dass sich das Produkt im Feld erfolgreich bewährt hat.

• Möglicherweise ein Problem -- Die beobachtete Höchsttemperatur lag im Bereich Ihrer Obergrenze von 125 °C. Eine detailliertere und genauere Analyse ist erforderlich. Wenn Sie dies bei Ihren Tests sehen, lohnt sich jetzt die Mühe einer eingehenderen Untersuchung oder einer Neugestaltung, die Ihre thermischen Betriebsgrenzen verbessert.