Tämä on yksinkertaista: tee matematiikka. Katso datalehteä. Pitäisi olla lämpöresistanssi, joka kertoo, kuinka monta degC-eroa muotin ja ympäröivän ilman välillä on wattia kohti. Lisää sitten se pahimpaan mahdolliseen ympäristön lämpötilaan ja vertaa suurimpaan sallittuun muotin lämpötilaan.

Suurimmalle osalle transistoreista ja mikropiireistä TO-220-kotelo kuumenee 1 W: lla, mutta pysyy yleensä toiminta-alueella. 1/2 W: n teholla en murehtisi siitä. Tarkastin 1 W: n tietolomaketta ja tein laskutoimituksen, mutta se on todennäköisesti OK.

Yksi ryppy: Datalehti saattaa kertoa sinun kuolevan vain lämpövastuksen vuoksi. Tämän jälkeen sinun on lisättävä kotelon lämpöresistanssi ympäröivään lämpötilaan, joka on paljon suurempi. Onneksi se on enimmäkseen TO-220-tapauksen toiminto, ei transistori, joten sinun pitäisi pystyä löytämään yleinen luku sille. Hyvät tietolomakkeet antavat sinulle molemmat lämpöresistanssiluvut.

Lisätty:

En ollut seurannut taulukkolinkkiä aiemmin, mutta nyt näen, että kaikki tarvitsemasi on määritelty hyvin siellä. Lämmönkestävyys muotista ympäristöön on 62,5 C / W ja suulakkeen suurin käyttölämpötila on 175 ° C. Sanoit ympäristön lämpötilan olevan 25C. Lisäämällä sieltä nousu muottiin 1 W: lla saadaan 88 ° C. Se on 87 ° C korkeinta käyttölämpötilaa pienempi, joten vastaus on selvästi KYLLÄ, transistori on hieno 1 W: n lämpötilassa 25 ° C vapaassa ilmassa.

Vastaaminen toiseen kysymykseesi:

Vaihdettaessa MOSFETiä on kahdenlaisia ​​tappioita; johtaminen ja kytkentä. Johtohäviö on tavallinen \ $ I_D ^ 2 \ kertaa R_ {DS (päällä)} \ $ -tappio. Jos ohjaat MOSFETiä siten, että se on päällä 50%: n käyttöjaksolla, johtohäviö on 50% DC (aina päällä) -häviöstä.

Kytkentähäviöt sisältävät portin ohjaamiseen tarvittavan energiamäärän. ja häviöt laitteessa, kun se siirtyy tilasta pois tilaan. Kun käynnistät MOSFETin, on väli, jolloin \ $ I_D \ $ alkaa virrata ja \ $ V_ {DS} \ $ -jännite on edelleen suurimmillaan. \ $ V_ {DS} \ $ putoaa MOSFET-kanavan kyllästyessä. Tänä aikana kulutettua virtaa kutsutaan käynnistyshäviöksi. Samoin sammutuksessa on väli, jolloin \ $ V_ {DS} \ $ nousee ennen kuin \ $ I_D \ $ alkaa laskea, mikä (ei ole yllättävää) on nimeltään sammutustappio.

Sinun on otettava huomioon käynnistys- ja sammutushäviöt puhuessasi 100 kHz: n toiminnasta. Todennäköisesti näet vähemmän virtaa kuin DC-tila, mutta et säästä 50%.

Vastaus kolmanteen kysymykseesi:

MOSFET \ $ R_ {DS (päällä) } \ $: lla on positiivinen lämpötilakerroin - mitä lämpimämmäksi se tulee, sitä korkeampi \ $ R_ {DS (päällä)} \ $. Jos kytket kaksi MOSFET-laitetta rinnakkain samanlaisten ominaisuuksien kanssa (eli saman osanumeron samalta valmistajalta), aja ne identtisesti eikä sinulla ole valtavaa epäsymmetriaa piirilevyasettelussa, MOSFETit jakavat virran melko hyvin. Varmista aina, että jokaisella MOSFETillä on itsenäinen vastus sarjassa jokaisen portin kanssa (ei koskaan rinnakkaisia ​​portteja ilman vastuksia), koska suoraan yhteen sidotut portit voivat olla oudosti vuorovaikutuksessa toistensa kanssa - jopa muutama ohm on parempi kuin ei mitään.

Vastaus ensimmäiseen kysymykseesi:

aloitetaan virrankulutuksesta. Datalehden mukaan enimmäisarvo on 4,7 m \ $ \ Omega \ $ 75 A: lla ja 12,5 A: lla tämä on pienempi, joten se on turvallinen arvo. Sitten \ $ P = I_D ^ 2 \ kertaa R_ {DS (ON)} = 12,5 ^ 2 \ kertaa 4,7 m \ Omega = 735mW \ $. Lisää ylimääräistä turvallisuutta ja 1 W on hyvä arvo.
Se, mikä osa voi hävitä, riippuu

1. syntyvän energian määrästä,
2. kuinka helposti energiaa voidaan tuottaa valutettu ympäristöön

(Ensimmäinen tekijä sanoo "energia" eikä "teho", koska energia aiheuttaa lämpötilan nousua. Mutta laskelmissamme oletamme vakaan tilan ja voimme jakaa kaikki ajoissa, jotta voimme työskennellä voimalla energian sijaan.)

Tiedämme tehon, se on 1 W. Kuinka helposti energia voidaan tyhjentää, ilmaistaan ​​ lämpöresistanssina (K / W). Tämä lämpöresistanssi on muutamien erilaisten lämpövastusten summa, jotka normaalisti (pitäisi) löytää tietolomakkeesta: siellä on risteyskohtainen vastus ja vastus ympäristöön . Ensin mainittu on erittäin matala, koska lämmönsiirto tapahtuu johtumisen kautta, kun taas jälkimmäinen on paljon suurempi arvo, koska tässä lämmönsiirto tapahtuu konvektion kautta. Kuten Olin sanoo, jälkimmäinen on kotelotyypin ominaisuus (TO-220), joten emme ehkä löydä sitä lomakkeesta. Mutta meillä on onnea, datalehti antaa meille kokonaislämmönvastuksen risteyksestä ympäristöön: 62,5 K / W. Tämä tarkoittaa, että 1 W: n häviössä liitoslämpötila on 62,5 K (tai ° C) ympäristöä korkeampi. Jos kotelon lämpötila on 25 ° C (se on melko matala!), Risteyslämpötila on 87,5 ° C. Se on paljon vähemmän kuin 125 ° C, jonka oletetaan usein olevan piin maksimilämpötila, joten olemme turvassa. Kotelon lämpötila on melkein sama kuin risteyksessä, joten MOSFET on KUUMA, liian kuuma koskettaa.

Huomaa: tällä verkkosivulla luetellaan eri pakkausten lämpöresistanssi tapauskohtaisesti.

Muiden vastausten lisäksi tässä on vastaava piiri, jolla sinun pitäisi pystyä selvittämään, kykeneekö komponenttisi käsittelemään hajaantunutta tehoa, olipa kyseessä sitten TO-220 tai mikä tahansa muu paketti, lämmöllä tai ilman uppoaa.

^{simuloi tätä virtapiiriä - Kaavio luotu CircuitLab}

Jos jännitelähde häiritsee sinua risteyksen lämpötilan ("jännite") ratkaisemisessa, voit poistaa sen ja työskennellä lämpötilan nousun suhteen ympäristön lämpötilan suhteen (GND on nyt ympäristön lämpötila / potentiaali).

• R1, R2 ja C1 tulevat komponenttitietolomakkeesta
• R3 tulee mahdollisen käytetyn lämpötahnan tietolomakkeesta tai lämpöresistanssin VS kaavioista kosketuspaine (riippuu kosketuspinta-alasta) kosketuksissa oleville materiaaleille
• R4 ja C2 tulevat jäähdytyslevyn tuotetietolomakkeesta, R4 riippuu ilmavirrasta.

Yleensä "tapaus" tarkoittaa välilehteä, jos sellainen on (varsinainen tapaus muuten), mutta muuten sinun pitäisi pystyä säätämään vastaava piiri vastaavasti - ajattele vain vastuksia lämmön reitteinä ja saat lämpötilan elementti sen jännitteestä.

Vakaa tila edellyttää, että lämpökondensaattorit on irrotettu (täysin "ladattu" / lämmitetty). Esimerkiksi ilman jäähdytyselementtiä:

$$ T_1 = T_0 + (R_1 + R_2) P = 30 + 62,5 * 1 = 92,5 ° C< \ frac {150 ° C} {1,5} $$

Kun hajautettu teho kytketään nopeasti termisiin aikavakioihin verrattuna, sinun on yleensä kerrottava valmistajien antama kapasitanssi (nyrkkisääntö on 3 (Ws) / (K.kg)) massa kapasiteettien saamiseksi ja käsitellä tavallisia RC-latauksia.

Huomaa, että ympäristön lämpötila komponentin ympärillä voi olla paljon korkeampi kuin ympärilläsi oleva lämpötila, jos ilma ei kierrä ja / tai jos se on suljettu. Tästä syystä ja koska kaikki arvot eivät yleensä ole kovin tarkkoja, ole kriittinen T0: n suhteen ja ota vähintään turvallisuustekijä tai 1,5 (kuten yllä) tai mieluiten 2 T1: llä.

wiki-kaavan mukaan ja vakio TO-220-liitos-ilma-lämpö- ja ympäristölämpötilalle yhtä suuri kuin 62,5 astetta wattia kohden. 55 / 62,5 = 880 milliwattia.

Tämä raja sanotaan autoteollisuudelle.

Joten vastaus on Ei, vaikka pystytkin pitämään 125C: n rajan (ouch).

Kysyt myös, voidaanko sitä soveltaa FET: iin. FET-laitteille on vielä kyseenalaisempaa, koska niillä on terminen pakenemismoodi, kun liitoslämpötilan noustessa niiden sähkökäyrät pyrkivät tavoittamaan entistä enemmän tehohäviötä. Joten et voi ylläpitää rajaa. Rinnakkaiset FET-laitteet eivät heikennä pakenemista ja ne tasapainottavat kuorman itsestään, mutta pienet laitteiden erot aiheuttavat höyryvirran aiheuttaman porttijännitteen soittoäänen (sinulla on suuria virtapiikkejä korkean impedanssin nastojen vieressä), joten se voi värähtelyä ja hajota lämpöä. (Muokkaa: kuten Madman kommentoi: Kun vaihdat nolla-ristiajalla, esimerkiksi synkronisessa tasasuuntaajassa, voit jättää tämän aspektin huomiotta.)

Joten lopullinen vastaus on Ei ja Ei.

Varovaisen arvioni on 880 jakamalla 3 = noin 300 mW, jotta turvataan marginaali 200% ylimääräinen teho.

Lämpövastuksella "kuolla ympäristöön" tarkoitetaan äärettömään jäähdytyselementtiin asennettuja tai tavallisesti 1 tuuman neliön muotoisia kuparilevyjä tai jotain muuta valmistajan määrittelemää testiä. Kun laite asennetaan näin, "ympäristön" lämpötila on jäähdytyselementin lämpötila. Jos laitetta ei ole asennettu näin, laitteen "ympäristö" on laitetta ympäröivän kuuman ilman lämpötila, ei jonnekin kauempana olevan ilman 25 ° C.

Valotuksen lämpöresistiivisyys ilma on noin 0,1 - 0,2 K / W neliömetriä kohden ja TO-220-pakkauksen pinta-ala on noin 300 mm2, joten ensimmäinen arvaus ympäristön ja ympäristön lämpöresistanssista olisi noin 500 ° C / W. Tämä on sopusoinnussa Internetissä saatavilla olevien numeroiden kanssa: TI ehdottaa, että lämpöresistanssi 1 cm: n neliöstä ilmaan luonnollisen konvektion vuoksi on 1000 K / W. AN-2020 Thermal Design by Insite, ei Hindsight

Ympäristön lämpötilan ollessa noin 25 ° C, lämpöresistanssin noin 500 tapauksesta ympäristöön, noin 50 risteyksestä koteloon ja maksimilämpötilan 150 ° C sallittu teho on (150-25) / 550 W, tai hyvin karkeasti,

noin 200 mW.

david on sanonut, että mosfet menee räjähtämään +1 .Joitakin muita syitä olisi vastuksen vastenmielinen positiivinen lämpötila, joka ei toimi sinun eduksesi, kun laitteen virta on kiinteä. Itse asiassa, kuten useimmat fetit, se voi helposti kaksinkertaistuu kuumenemisen aikana, joten 1 watin teho on nyt 2 wattia. Suuri syöttökapasitanssi tuhlaa virtaa portin sisäisessä vastuksessa, jos porttiohjaimesi on nopea. Tämä portin teho on merkittävä ja se tulisi ottaa huomioon. hidas kytkentähäviösi nousee varsinkin, jos vaihdat kovasti, joten et voi hidastaa porttia paljon .Jos DS-jännite on kohtuullisen korkea, jyrsintefekti alkaa vahvistaa tyhjennysportin kapasitanssia.Tämä ylimääräinen kapasitanssi lisää jo suurta porttilähdettä kapasitanssi tekee tilanteesta vieläkin pahemman.Jos kaikki tämä ei riitä, harkitse diodien palauttamista päälle