الصفحة الرئيسية الحلول أساسيات الإلكترونيات كيفية حساب درجة حرارة المكون؟

كيفية حساب درجة حرارة المكون؟

2023-03-31 1054

عندما نشتري ونصنع حلولاً للدوائر، غالبًا ما نحتاج إلى مراعاة درجة حرارة المكونات. بعد كل شيء، كل مكون لديه حد لنطاق درجة الحرارة. في هذا الوقت، نحن بحاجة لحساب درجة حرارة المكونات قبل اختيار المكونات المناسبة. ثم المكونات الأصلية كيفية حساب التغير في درجة الحرارة، سيشارككم المحرر أدناه طريقة حساب درجة حرارة المكون:

طريقة حساب درجة حرارة الوصلة 1: حسب درجة حرارة الأنبوب والقشرة

يمكن الحصول على درجة حرارة الوصلة من درجة حرارة العلبة.

تم تقديم المقاومة الحرارية بين الوصلة والعلبة في طريقة الحساب 1 أو 2، وتم استبدالها بالمقاومة الحرارية بين الوصلة والبيئة: طريقة حساب Rth(jc). على النحو التالي.

Tj=Tc+Rth(jc)×P

Tc: درجة حرارة الحالة*
Rth(jc): المقاومة الحرارية للوصلة إلى الحالة بين
ف: الاستهلاك**

*يستخدم ساكو مقياس حرارة إشعاعيًا لقياس درجة حرارة أعلى نقطة على سطح العلامة. يرجى ملاحظة أن درجة حرارة القياس يمكن أن تختلف بشكل كبير حسب طريقة القياس.

**استهلاك الطاقة غير ثابت، ويتم حسابه تقريبًا وفقًا لمتوسط استهلاك الطاقة عند تغير الوقت.

ومع ذلك، على وجه الخصوص، تختلف قيمة Rth(jc) بشكل كبير اعتمادًا على ظروف تبديد الحرارة للوحة المركبة واللحام، لذا يرجى ملاحظة أن القيمة المقاسة على اللوحة القياسية لشركتنا قد لا تكون مناسبة للوحة العميل. .

على سبيل المثال، يتم عرض مثال يصبح فيه Rth(jc) أصغر عندما تصبح مساحة أرض المجمع في اللوحة أكبر. (بالإضافة إلى المساحة والسمك والمواد الخاصة بأرض المجمع، فإن المواد والحجم وحجم الأسلاك الخاصة بلوحة الدائرة ستتسبب أيضًا في حدوث تغييرات.)

على سبيل المثال، عندما يكون وقت التطبيق 30 مللي ثانية، وبما أن Rth(ja) هو 20 درجة مئوية/وات، فإذا تم تطبيق قوة 3 وات لمدة 30 مللي ثانية عند درجة حرارة محيطة تبلغ 25 درجة مئوية، تكون درجة حرارة الوصلة

بهذه الطريقة، تميل قيمة Rth(jc) إلى التغير وفقًا لظروف اللوحة، ومن الصعب قياس درجة حرارة الحالة بدقة، لذلك لا يوصى بها كطريقة لتقدير درجة حرارة الوصلة.

إلى صفحة تفاصيل المنتج

طريقة الحساب 2 لدرجة حرارة الوصلة: بناءً على درجة الحرارة المحيطة (الأساسية)

يمكن حساب درجة حرارة الوصلة (أو درجة حرارة القناة) من درجة الحرارة المحيطة وتبديد الطاقة. وفقا لطريقة التفكير في المقاومة الحرارية،

Tj=Ta+Rth(ja)×P

Ta: درجة الحرارة المحيطة (درجة حرارة الغرفة المقاسة)
Rth(ja): المقاومة الحرارية للوصلة إلى الغلاف الجوي*
ف: استهلاك الطاقة**

*Rth(ja): تختلف المقاومة الحرارية للوصلة إلى البيئة المحيطة اعتمادًا على اللوحة التي تم تركيبها عليها.
تظهر القيمة عند تركيبها على لوحة الدائرة القياسية الخاصة بنا على أنها "قيمة مقاومة الحزمة التمثيلية".

تختلف قيمة Rth(ja) حسب كل ترانزستور، ولكن يمكن اعتبار أن القيمة تكون تقريبًا قيمة متقاربة إذا كانت الحزمة واحدة.

**استهلاك الطاقة غير ثابت، ويتم حسابه تقريبًا وفقًا لمتوسط استهلاك الطاقة عند تغير الوقت.
(لحساب متوسط استهلاك الطاقة، يرجى الرجوع إلى "كيفية الحكم على إمكانية استخدام الترانزستور")

يوضح الشكل أدناه العلاقة بين تبديد الطاقة ودرجة حرارة الوصلة عندما تكون Rth(ja) 250oC/W ودرجة الحرارة المحيطة 25oC.

ترتفع درجة حرارة الوصلة تناسبيًا مع تبديد الطاقة. ثابت التناسب عند هذه اللحظة هو Rth(ja). Rth(ja) يساوي 250 درجة مئوية/واط.

وبالتالي ترتفع درجة حرارة الوصلة بمقدار 25 درجة مئوية لكل زيادة قدرها 0.1 وات في تبديد الطاقة.

تبلغ درجة حرارة الوصلة 150 درجة مئوية عندما يكون تبديد الطاقة 0.5 وات، وبالتالي لا يمكن أن يتجاوز تبديد الطاقة في هذا المثال 0.5 وات.

بالإضافة إلى ذلك، فإن Rth(ja) يساوي أيضًا 250 درجة مئوية/واط، ويجب الأخذ في الاعتبار التغيرات في درجة الحرارة المحيطة.

أي أنه حتى لو تم تطبيق نفس الطاقة، فإن درجة حرارة الوصلة ترتفع عندما ترتفع درجة الحرارة المحيطة، وبالتالي تصبح الطاقة التي يمكن تطبيقها أصغر.

ليس فقط المقاومة الحرارية، ولكن أيضًا درجة الحرارة المحيطة ستؤثر على الحد الأقصى لتبديد الطاقة. الطاقة التي يمكن تطبيقها هي صفر عندما تكون درجة الحرارة المحيطة 150 درجة مئوية

100% ÷ (150 درجة مئوية - 25 درجة مئوية) ＝0.8%/درجة مئوية

يمكن ملاحظة أن الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة يصبح أصغر عند النسبة المذكورة أعلاه.

يوضح منحنى تخفيض الطاقة أدناه هذه العلاقة.

يتم التعبير عن معدل تخفيض الطاقة لمنحنى تخفيض الطاقة بالنسبة المئوية، بحيث يمكن تطبيقه على جميع العبوات.

على سبيل المثال، الحد الأقصى للطاقة المطبقة على حزمة MPT3 عند 25 درجة مئوية هو 0.5 وات، وتصبح الطاقة المطبقة أصغر بنسبة 0.8%/درجة مئوية.

عند 50 درجة مئوية، يصبح 80% من الأصل (تخفيض بنسبة 20%) أو 0.4 وات، وعند 100 درجة مئوية يصبح 40% من الأصل (تخفيض بنسبة 60%) أو 0.2 وات.

إلى صفحة تفاصيل المنتج

طريقة الحساب 3 لدرجة حرارة الوصلة: حسب درجة الحرارة المحيطة (المقاومة الحرارية العابرة)

في "1. اعتمادًا على درجة الحرارة المحيطة (الأساسية)"، يتم النظر في مثال لتطبيق الطاقة المستمر.

بعد ذلك، يؤخذ في الاعتبار ارتفاع درجة الحرارة بسبب تطبيق الطاقة اللحظي.

يتم حساب ارتفاع درجة الحرارة بسبب تطبيق الطاقة اللحظية باستخدام المقاومة الحرارية العابرة.

يمثل هذا الرسم البياني المقاومة الحرارية العابرة (المقاومة الحرارية العابرة). المحور الأفقي هو سعة النبضة، والمحور الرأسي هو المقاومة الحرارية Rth(ja).

يمكن أن نرى من الشكل أنه كلما أصبح وقت التطبيق أطول، ترتفع درجة حرارة الوصلة، وبعد حوالي 200 ثانية، تتشبع الحرارة وتصل إلى درجة حرارة معينة.

على سبيل المثال، Rth(ja) هو 20oC/W عندما يكون وقت التطبيق 30 مللي ثانية، لذلك إذا تم تطبيق طاقة 3 وات لمدة 30 مللي ثانية عند درجة حرارة محيطة تبلغ 25 درجة مئوية، فمن المعروف أن درجة حرارة الوصلة هي:

Tj=Ta+Rth(ja)×P
=25 درجة مئوية+(20 درجة مئوية/عرض)×3 واط
= 85 درجة مئوية

عندما يتم تطبيق الطاقة اللحظية مرة واحدة، يمكن الحصول على درجة حرارة الوصلة من هذه الصيغة.إلى صفحة تفاصيل المنتج

حول المقاومة الحرارية Rth(jc) بين الوصلة والعلبة

المقاومة الحرارية للوصلة والغلاف Rth(jc) هي في الأصل قيمة تُستخدم عند تثبيت جهاز ذاتي الدعم، مثل علبة TO220، على مشتت حراري واستخدامه. في هذه الحالة، يكون مسار تبديد الحرارة الرئيسي بين الغلاف والمشتت الحراري، لذا يُمكن الحصول على درجة حرارة الوصلة بدقة عن طريق قياس درجة حرارة الغلاف في هذا المسار. على وجه الخصوص، عند افتراض استخدام مشتت حراري ذي تبديد حراري مثالي (مشتت حراري لانهائي)، يُفترض أحيانًا أن سعة تبديد الحرارة لا نهائية، وأن درجة حرارة الغلاف تساوي درجة حرارة الغلاف الجوي (مثلاً، درجة الحرارة الكلية = 25 درجة مئوية). درجة حرارة الغلاف محسوبة عند 25 درجة مئوية. (المقاومة الحرارية للوحة التبريد اللانهائية: بما أن Rth(ca)=0، فإن Rth(ja)=Rth(jc).)

ومع ذلك، بالنسبة للأجهزة المثبتة على السطح، فإن تبديد الحرارة من لوحة الدائرة الموجودة أسفل الجهاز هو المسار الرئيسي لتبديد الحرارة، لذا فإن قياس درجة حرارة الهيكل لهذا الجزء يكون أكثر صعوبة.

نظرًا لأن نسبة تبديد الحرارة للسطح المحدد صغيرة مقارنة بإجمالي تبديد الحرارة، حتى لو تم قياس درجة حرارة السطح المحدد للجهاز، فهي غير مناسبة كقيمة لتقدير درجة حرارة الوصلة.

أما بالنسبة للمنتجات المثبتة على السطح، نظرًا لأن معظمها يتطلب معرفة قيمة Rth(jc)، يتم تركيبها أحيانًا على لوحة الدائرة القياسية لدينا لقياس درجة حرارة السطح المحدد لتوفير قيمة Rth(jc). Rth(jc) في هذا الوقت هي القيمة في ظل الظروف الخاصة للتركيب على لوحة الدوائر القياسية لشركتنا. عند التركيب على لوح مختلف عن لوحتنا القياسية، تتغير نسبة تبديد الحرارة من السطح المحدد، وبالتالي تتغير قيمة Rth(jc)، ولا يمكن تقدير درجة حرارة الوصلة.

إلى صفحة تفاصيل المنتج

قيم مقاومة الحزمة التمثيلية

يتم إنشاء هذه البيانات بناءً على قياس مجموعة محددة. ولذلك، يرجى استخدام هذه البيانات بمرونة كقيمة مرجعية.
(ليست قيمة مضمونة والقيم القصوى والدنيا.)
سوف تختلف Rth(ja) بشكل كبير اعتمادًا على ظروف تبديد الحرارة وطرق قياس درجة الحرارة التي تحددها لوحات الدوائر المتصاعدة واللحام،
لذا يرجى استخدامه بمرونة كقيمة مرجعية.

فئة الإشتراك	VMT3	EMT3	EMT5	EMT6	تومت3
لوحة الدوائر المثبتة
حجم اللوحة FR4 (الوحدة: مم)	20Ã-12Ã-0.8	20Ã-15Ã-0.8	20Ã-15Ã-0.8	20Ã-15Ã-0.8	20Ã-12Ã-0.8
رث(جا)/ Rth(ch-أ)	833 درجة مئوية / واط	833 درجة مئوية / واط	1042 درجة مئوية / واط	1042 درجة مئوية / واط	313 درجة مئوية / واط
تعليق	-	-	عندما يعمل عنصر واحد فقط	عندما يعمل عنصر واحد فقط	-

فئة الإشتراك	تومت6	UMT3	UMT5	UMT6	SMT3
لوحة الدوائر المثبتة
حجم اللوحة FR4 (الوحدة: مم)	15Ã-20Ã-0.8	20Ã-12Ã-0.8	20Ã-15Ã-0.8	15Ã-20Ã-0.8	20Ã-12Ã-0.8
رث(جا)/ Rth(ch-أ)	313 درجة مئوية / واط	625 درجة مئوية / واط	1042 درجة مئوية / واط	1042 درجة مئوية / واط	625 درجة مئوية / واط
تعليق	عندما يعمل عنصر واحد فقط	-	عندما يعمل عنصر واحد فقط	عندما يعمل عنصر واحد فقط	-

فئة الإشتراك	SMT5	SMT6	TSMT3	TSMT5	TSMT6
لوحة الدوائر المثبتة
حجم اللوحة FR4 (الوحدة: مم)	20Ã-15Ã-0.8	20Ã-15Ã-0.8	30Ã-15Ã-0.8	20Ã-15Ã-0.8	20Ã-15Ã-0.8
رث(جا)/ Rth(ch-أ)	625 درجة مئوية / واط	625 درجة مئوية / واط	250 درجة مئوية / واط	250 درجة مئوية / واط	250 درجة مئوية / واط
تعليق	عندما يعمل عنصر واحد فقط	عندما يعمل عنصر واحد فقط	-	عندما يعمل عنصر واحد فقط	عندما يعمل عنصر واحد فقط

فئة الإشتراك	SOP8	MP3	CPT3	SST3
لوحة الدوائر المثبتة
حجم اللوحة FR4 (الوحدة: مم)	20Ã-20Ã-0.8	12Ã-20Ã-0.8	12Ã-30Ã-0.8	20Ã-12Ã-0.8
رث(جا)/ Rth(ch-أ)	160 درجة مئوية / واط	250 درجة مئوية / واط	125 درجة مئوية / واط	625 درجة مئوية / واط
تعليق	عندما يعمل عنصر واحد فقط	-	-	-