LT3083 Wärmeableitung

Wenn Sie 2 A bei 5 V mit einem 15-V-Eingang ausgeben, sind es ungefähr 20 W. Also kein Argument.

Wenn Sie das Gehäuse genau bei Umgebungstemperatur (22 ° C) halten können, sehen Sie eine Sperrschichttemperatur von 82 ° C. Das angegebene Maximum ist 125c, obwohl ich sagen werde, dass ich es nicht genau an diesem Punkt ausführen möchte.

Lassen Sie uns nun die maximale Umgebungstemperatur einstellen, bei der das Gerät keine Fehlfunktionen aufweist, als 32 ° C (~ 90 ° F). Jetzt haben wir also eine minimale Junction-Temperatur von 92 °C und lassen 33 °C Headroom. Das bedeutet, dass Ihr Kühlkörper 20 W bei 33 °C über der Umgebungstemperatur abführen muss, was einen maximalen Koeffizienten von 1,65 °C/W (33 °C/20 W) ergibt.

Schauen wir uns jetzt einige Kühlkörper an und sehen, ob wir das bekommen können.

Ein großer passiver Kühlkörper für die Leiterplattenmontage (2,5 Zoll x 1 Zoll x 1,65 Zoll) reicht nicht aus (2,6 C/W): https://www.digikey.com/product-detail/en/aavid-thermal-division-of -boyd-corporation/530002B02500G/HS380-ND/1216384

Ein wenig Luftstrom erhöht die Effizienz dramatisch . Wenn Sie sich also Kühlkörper ansehen, die mit einer Unterdruckluftstrombewertung geliefert werden. Sie werden viele vernünftig große finden, die das können, zum Beispiel dieses hier: https://www.digikey.com/product-detail/en/ohmite/RA-T2X-25E/RA-T2X-25E-ND/ 2416487 Es ist nur 1 Zoll x 1 Zoll x 1,65 Zoll groß und hat mit Umluft einen Temperaturkoeffizienten von 1,5 °C/W

Um dies nur mit natürlicher Konvektion zu tun, benötigen Sie einen riesigen Kühlkörper wie diesen. Falls der Link unterbrochen wird, ist er 5 Zoll x 5 Zoll x 1,5 Zoll groß: https://www.digikey.com/product-detail/en/wakefield-vette/394-2AB/345-1176-ND/4864910

Und denken Sie daran, diese sind nur knapp genug.

Tatsächlich könnte der zweite Regler fast 50 W verbrauchen, wenn die Eingangsspannung 18 V beträgt, der Ausgangsstrom 3 A beträgt und die Ausgangsspannung nahe Null liegt. Die maximale Sperrschichttemperatur beträgt 125 °C. Bei einem Wärmewiderstand zwischen Sperrschicht und Gehäuse von 3 C/W würden Sie also selbst bei einem unendlichen Kühlkörper die Sperrschichttemperatur überschreiten. Damit dies überhaupt funktioniert, müsste die Eingangsspannung begrenzt oder die Strombegrenzung reduziert werden.

Es ist nicht so einfach.

Zunächst einmal belasten Sie nicht die gesamte thermische Belastung eines Linearreglers. _{Sie möchten P D} mit einem seriellen Leistungswiderstand auf der Versorgungsleitung reduzieren . Beachten Sie den 0,33-Ω-Widerstand am Ausgang des ersten LT3033. Siehe Seite 16 des Datenblatts, um seinen Wert zu berechnen.

damit dieses Beispiel mit dem TO-220-Gehäuse funktioniert (3C/W-Thermowiderstand des Verbindungsgehäuses).

Die thermische Gehäuseimpedanz von 3 °C/W wird verwendet, um die allgemeine thermische Leistung zwischen Gehäusen zu vergleichen. Diese Eigenschaft wird im Kühlkörperdesign oft missbraucht und zweckentfremdet.

θ _JC stellt den Pfad mit der niedrigsten thermischen Impedanz von der Verbindungsstelle des IC zur Außenwelt dar. In einigen Fällen befindet es sich oben auf der Verpackung. Häufiger von der Abzweigung zum Wärmeleitpad.

Wenn es erforderlich ist, eine große Wärmelast zu übertragen, ist das T-220-Paket nicht das richtige Paket, obwohl es das niedrigste θ _JC hat .

Gehäuse für die Oberflächenmontage bieten die erforderliche Wärmeableitung, indem sie die Wärmeverteilungsfähigkeiten der PC-Platine, der Kupferbahnen und der Ebenen nutzen. Oberflächenmontierte Kühlkörper, plattierte Durchgangslöcher und mit Lot gefüllte Durchkontaktierungen können auch die von Leistungsgeräten erzeugte Wärme verteilen
– LT3033-Datenblatt.

Die für den Übergang zur Umgebung benötigte thermische Impedanz umfasst den gesamten thermischen Pfad, einschließlich des Lötmittels, der thermischen Durchkontaktierungen, der Kupferdicke (intern und extern) und des Kupferbereichs. Siehe Tabellen 3-5 für Beispiele von θ _JA

Sie können sich nicht einfach die Konvektionseigenschaften eines Kühlkörpers ansehen und einen mit den erforderlichen entsprechenden Wärmeübertragungseigenschaften auswählen.

Die Auswahl des Kühlkörpers muss den Wärmewiderstand von der Verbindungsstelle bis zum Befestigungspunkt des Kühlkörpers berücksichtigen, um wirksam zu sein.

Sie können die thermische Dynamik des Systems nicht betrachten, Sie müssen auch die thermische Wärmeübertragung zwischen Systemeingang und -ausgang verstehen.

Der Hauptzweck einer Kupferebene besteht darin, die Wärme so schnell wie möglich von der Verbindungsstelle an die Umgebung zu übertragen. Um die Konvektionswärmeübertragung zu verwenden, die die Querschnittsfläche der Kupferdicke und -breite ist.

Eine gute Quelle für thermisches PCB-Design ist Texas Instruments Application Note 2020 Thermal Design By Insight, Not Hindsight

Es wird allgemein empfohlen, eine passive Kühlung zu verwenden, um Feldausfälle zu minimieren. Ein Lüfter kann hinzugefügt werden, um die Wärmeleistung des zu kühlenden Geräts zu erhöhen. Zum Beispiel werde ich einen passiven Kühlkörper verwenden, der verhindert, dass LEDs verbrennen, und dann eine erzwungene Konvektion hinzufügen, um den temperaturempfindlichen Strahlungsfluss zu verbessern.

Die Auswahl des Kühlkörpers geht über den Rahmen dieser Website hinaus. Es ist sicherlich viel komplexer als die Größe der Oberfläche oder die Datenblattcharakteristik eines einzelnen Kühlkörpers.

Zum Beispiel in der natürlichen Konvektion sind die Prinzipien der Geschwindigkeitsgrenzschichtentwicklung auf vertikalen Platten in Luft eine ganze physikalische Disziplin. Der Abstand zwischen den Rippen ist sehr wichtig, z. Energie 19 (1985) 77–85.

Ich würde HeatSinkCalculator.com für Hilfe bei der Auswahl eines Kühlkörpers empfehlen . Sie bieten ein begrenztes kostenloses Konto an.

Eine kostengünstige Quelle für extrudierte Kühlkörper ist heatsinkusa.com . Erwägen Sie, die Breite des Kühlkörpers als Länge zu verwenden, und erhalten Sie die günstigste 1-Zoll-Länge. Zum Beispiel kaufe ich einen 1 Zoll langen 12 "breiten Kühlkörper für einen 12" langen LED-Streifen.