Hur dimensionera kylelement...
Förmågan att överföra värme kallas "Termisk
Resistans", betecknas Rth
Detta värde anger hur bra komponenter är på att överföra
värme.
Ju lägre värde, desto bättre...
Krets utan kylelement.
I databladet hittar man de fakta vi behöver.
Första raden berättar hur termiska resistansen är mellan
kretsens inre och dess hölje, dvs hur bra värmen
leds inne i kretsen.
Nästa rad visar termiska resistansen mellan kretsen och omgivande
luft. Det är ett mått på hur mycket värme
som kan ledas bort till omgivande luft om vi inte har kylelement
(Junction - Ambient).
Värdet 35c/W betyder att temperaturen inne i kretsen (junction)
höjs med 35c för varje Watt som utvecklas i kretsen.
(Kom ihåg att det handlar om höjning av temperatur.
Vi har redan 25c som rumstemperatur).
Formler.
Nu är det dags att börja räkna. Det finns en formel
som lyder: P = temphöjning / termisk resistans
P i detta fall avser effekt som ska ledas bort (bli till värme).
Vi är då ivriga att prova formeln på vår krets.
Frågan är: Hur mycket effektförlust får ske i kretsen
utan att den blir för varm?
På förra sidan bestämde vi att temphöjningen får
bli max 100c.
Värdet på termisk resistans för kretsen är
35c/W enligt databladet.
Beräkningen blir då: P = 100c / 35 P = 2,9
Watt. Alltså, ganska lite effekt.
För att kunna hantera den effekt som blir till värme krävs
ett kylelement.
Kylelement.
Precis som det finns datablad på L200, så finns datablad
på kylelement.
Här är ett från ELFA-katalogen. Nedanstående
data ser man om man laddar hem databladet.
Databladet är från ett av alla kylelement som finns. Grafen
visar hur temperaturen ökar ju mer värme som måste ledas
bort.
Precis som med halvledare, så har kylelementet en termisk resistans.
Det anger hur effektivt värme avleds till omgivande luft.
Databladet anger värdet 4,5 c/W för just detta kylelement.
Värdet kan man även avläsa genom att dividera temphöjning
/ P i grafen. (45c/10W) t.ex.
Ska man beräkna kylelement, så kan man vända
på formeln och söka vilken Termisk Resistans som behövs.
Rth = temphöjning / effekt =
100c / 20W = 5,0 c/W
Det värde vi fick fram (5,0c/W) avser hela kedjan från kretsen
till omgivande luft.
L200 hade ett värde på 4c/W. Det betyder att vi behöver
ett kylelement som är på högst 1c/w.
Elementet i grafen ovan är alltså inte tillräckligt.
Ska man vara petig så tillkommer värdet på eventuell
värmeledande pasta och isolerbrickor som man använder vid monteringen.
Typiskt värde för en isolerbricka kan vara 0,5c/W.
Nu har L200 ett ganska dåligt värde på termiska resistansen.
Om vi jämför med en 2N3055 transistor, så har den värdet
1,5c/W. 3 ggr bättre alltså!
Dessutom kan transistorer parallellkopplas för att inte effekten
ska bli så hög per transistor.
Att tänka på är att kretsar ofta finns i olika kapslingar
(TO220, TO3 m.m) och det kan vara stor skillnad
på termiska resistansen.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------