"Einfache" thermische Analyse des Bauteils auf der Leiterplatte im Laufe der Zeit

Ich versuche pragmatisch zu sein, wenn es darum geht, eine Leiterplatte und einen Schaltkreis zu entwerfen, die Wärme ableiten müssen. Es ist ziemlich einfach: Ein oberflächenmontierter Leistungstransistor lädt einen 4F 5V-Superkondensator mit einem ungefähr konstanten Strom von 2A auf. Es wird dies nicht wiederholt tun - es muss also nur einmal über 10 Sekunden etwa 20 Joule von Raumtemperatur abführen.

Mir gefällt die Idee, zwei Fliegen mit einer Klappe zu schlagen: Halten Sie die Berechnungen einfach, indem Sie Sicherheitsmargen einbauen und Worst-Case-Vereinfachungen vornehmen. Aber Berechnungen oder Wärmeableitung über die Zeit, insbesondere in Kombination mit elektrischer Dynamik, sind nicht einfach, vor allem, weil die Kupferbahnen der Leiterplatte und ihr Layout einen so großen Einfluss haben, aber auch, weil der Transistor nicht ideal ist.

Ich stelle mir also vor, dass die einzigen zwei praktischen Möglichkeiten, dies zu entwerfen, eine oder beide sind: mit spezieller CAD-Software oder Testen eines physischen Prototyps, indem einfach die Temperatur gemessen wird, die Teile der Leiterplatte und ihrer Komponenten erreichen.

Was wäre realistisch gesehen der einfachste und effektivste Weg, um die erforderlichen elektrischen und thermischen Berechnungen/Bewertungen durchzuführen?

Warum erwarten Sie volle 1 V über den Kanal (vorausgesetzt, es handelt sich um einen FET)?
Ein Link zu einem Datenblatt des Transistors, den Sie verwenden möchten (oder einen, den Sie in Betracht ziehen), würde uns helfen, uns etwas Konkretes zu geben (wie ein SOA-Diagramm).
@ThePhoton - guter Punkt - ich werde daran arbeiten, Einzelheiten zu finden. Es klingt also so, als würden Sie befürworten, logisch nach dominanten Faktoren zu suchen und sie manuell nach den ersten Prinzipien auszuarbeiten, anstatt CAD oder einfach nur zu versuchen und zu sehen?

Antworten (1)

20 Watt-Sekunden/10 Sekunden * (Rjc+Rcs+Rsa) = 2[W] * Rth(gesamt)['C/W] = Temperaturanstieg

I ^ 2 * RdsOn ist eine Ihrer Optionen zusätzlich zur Auswahl der mechanischen Wärmewiderstände, um die thermische Version des Ohmschen Gesetzes für Konvektion basierend auf Datenblättern anzuwenden und nachdem Sie den maximalen Tj-Anstieg aus Zuverlässigkeitsgründen definiert haben.

Dies würde jedoch die thermische Masse der Leiterplatte und der Komponenten oder den zunehmenden Effekt der Konvektion bei steigender Temperatur nicht berücksichtigen. Soweit ich das beurteilen kann, könnte die thermische Masse die größte Rolle spielen, und der sich ändernde Temperaturgradient müsste berechnet werden? Es scheint nur an Komplexität zu schrauben!
Natürlich, aber dann haben Sie noch nichts definiert, oder?
Stimmt - und ich entschuldige mich -, aber ich hatte auf einen abstrakteren Gedanken zur Herangehensweise an diese Art von Problem gehofft
Beginnen Sie mit dem stationären Zustand und bestimmen Sie dann, wie viel thermische Zeitkonstante U benötigt, wenn Sie das Budget für den T-Anstieg sprengen.
"Einfache" thermische Analyse des Bauteils auf der Leiterplatte im Laufe der Zeit
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