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Comment calculer la température des composants ?
2023-03-31 1056
Lorsque nous achetons et fabriquons des solutions de circuits, nous devons souvent prendre en compte la température des composants. Après tout, chaque composant a une limite de plage de température. À ce stade, nous devons calculer la température des composants avant de sélectionner les composants appropriés. Ensuite les composants d'origine Comment calculer le changement de température, l'éditeur ci-dessous partagera avec vous la méthode de calcul de la température des composants :

Méthode de calcul de la température de jonction 1 : En fonction de la température du tube et de la coque

La température de jonction peut être obtenue à partir de la température du boîtier.


Introduite dans la méthode de calcul 1 ou 2, la résistance thermique entre la jonction et le boîtier est remplacée par la résistance thermique entre la jonction et l'environnement : la méthode de calcul de Rth(jc). comme suit.

Tj=Tc+Rth(jc)×P

Tc : Température du boîtier*
Rth(jc) : Résistance thermique jonction-boîtier entre
P : Consommation**

*Sacco utilise un thermomètre à rayonnement pour mesurer la température du point le plus élevé de la surface de marquage. Veuillez noter que la température de mesure peut varier considérablement selon la méthode de mesure.

**La consommation électrique n'est pas fixe et elle est calculée approximativement en fonction de la consommation électrique moyenne lorsque l'heure change.

Cependant, en particulier, la valeur de Rth(jc) varie considérablement en fonction des conditions de dissipation thermique de la carte montée et de la soudure. Veuillez donc noter que la valeur mesurée sur la carte standard de notre société peut ne pas convenir à la carte du client. .

À titre d'exemple, un exemple dans lequel Rth(jc) devient plus petit à mesure que la superficie du terrain collecteur du plateau devient plus grande est présenté. (En plus de la surface, de l'épaisseur et du matériau du terrain du collecteur, le matériau, la taille et la taille du câblage du circuit imprimé entraîneront également des changements.)


Par exemple, lorsque le temps d'application est de 30 ms, puisque Rth(ja) est de 20 °C/W, si une puissance de 3 W est appliquée pendant 30 ms à une température ambiante de 25 °C, la température de jonction est

image.png

De cette façon, la valeur de Rth(jc) a tendance à changer en fonction des conditions de la carte, et il est difficile de mesurer la température du boîtier avec précision ; elle n'est donc pas recommandée comme méthode d'estimation de la température de jonction.




Méthode de calcul 2 de la température de jonction : basée sur la température ambiante (de base)

La température de jonction (ou température du canal) peut être calculée à partir de la température ambiante et de la puissance dissipée. Selon la façon de penser la résistance thermique,

Tj=Ta+Rth(ja)×P

Ta : Température ambiante (température ambiante mesurée)
Rth(ja) : Résistance thermique jonction-atmosphère*
P : consommation électrique**

*Rth(ja):La résistance thermique de la jonction à la température ambiante varie en fonction de la carte sur laquelle elle est montée.
La valeur une fois montée sur notre circuit imprimé standard est indiquée comme « valeur de résistance d'un emballage représentatif ».

La valeur de Rth(ja) varie en fonction de chaque transistor, mais on peut considérer que la valeur est presque proche si le boîtier est le même.

**La consommation électrique n'est pas fixe et elle est calculée approximativement en fonction de la consommation électrique moyenne lorsque l'heure change.
(Pour le calcul de la consommation électrique moyenne, veuillez vous référer à « Comment juger si un transistor peut être utilisé »)

La figure ci-dessous montre la relation entre la dissipation de puissance et la température de jonction lorsque Rth(ja) est de 250 °C/W et la température ambiante est de 25 °C.

image.png

La température de jonction augmente proportionnellement à la puissance dissipée. La constante de proportionnalité à cet instant est Rth(ja). Rth(ja) est de 250 °C/W.

Ainsi, la température de jonction augmente de 25 °C pour chaque augmentation de 0.1 W de la dissipation de puissance.

La température de jonction est de 150 °C lorsque la dissipation de puissance est de 0.5 W, donc la dissipation de puissance dans cet exemple ne peut pas dépasser 0.5 W.


De plus, Rth(ja) est également de 250 °C/W et les changements de température ambiante doivent être pris en compte.

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Autrement dit, même si la même puissance est appliquée, la température de jonction augmente lorsque la température ambiante augmente, de sorte que la puissance pouvant être appliquée devient plus petite.

Non seulement la résistance thermique, mais aussi la température ambiante affecteront la dissipation de puissance maximale. La puissance pouvant être appliquée est nulle lorsque la température ambiante est de 150°C, donc

100 % ÷ (150 °C-25 °C)=0.8 %/°C

On peut voir que la consommation électrique maximale diminue avec le rapport ci-dessus.


La courbe de réduction de puissance ci-dessous montre cette relation.

image.png

Le taux de déclassement de la courbe de déclassement de puissance est exprimé en pourcentage, il peut donc être appliqué à tous les packages.

Par exemple, la puissance maximale appliquée du boîtier MPT3 à 25 °C est de 0.5 W, et la puissance applicable devient plus petite à un rapport de 0.8 %/°C.

À 50 °C, elle devient 80 % de l'original (réduction de 20 %) ou 0.4 W, et à 100 °C, elle devient 40 % de l'original (réduction de 60 %) ou 0.2 W.

Méthode de calcul 3 de la température de jonction : En fonction de la température ambiante (résistance thermique transitoire)

Dans "1. En fonction de la température ambiante (de base)", un exemple d'application de puissance continue est considéré.

Ensuite, une augmentation de température due à une application instantanée de puissance est prise en compte.

L'augmentation de température due à l'application instantanée de puissance est calculée à l'aide de la résistance thermique transitoire.

image.png

Ce graphique représente la résistance thermique transitoire (résistance thermique transitoire). L'axe horizontal est l'amplitude de l'impulsion et l'axe vertical est la résistance thermique Rth(ja).

On peut voir sur la figure qu'à mesure que le temps d'application s'allonge, la température de jonction augmente et après environ 200 secondes, la chaleur est saturée et atteint une certaine température.


Par exemple, Rth(ja) est de 20 °C/W lorsque le temps d'application est de 30 ms, donc si une puissance de 3 W est appliquée pendant 30 ms à une température ambiante de 25 °C, la température de jonction est connue pour être :

Tj=Ta+Rth(ja)×P
=25°C+(20°C/W)×3W
= 85 ° C

Lorsqu'une puissance momentanée est appliquée une fois, la température de jonction peut être obtenue à partir de cette formule.Vers la page de détails du produit

A propos de la résistance thermique Rth(jc) entre la jonction et le boîtier

La résistance thermique de jonction-boîtier Rth(jc) est initialement une valeur utilisée lorsqu'un composant autoporteur, tel qu'un boîtier TO220, est fixé sur un dissipateur thermique. Dans ce cas, le principal chemin de dissipation thermique se situe entre le boîtier et le dissipateur thermique ; la température de jonction peut donc être obtenue correctement en mesurant la température du boîtier sur ce chemin. En particulier, lorsqu'on suppose l'utilisation d'un dissipateur thermique à dissipation thermique idéale (dissipateur thermique infini), on considère parfois que la capacité de dissipation thermique est infinie, et la température du boîtier = température atmosphérique (affichage Tc = 25 °C, etc.). La température du boîtier = calculée à 25 °C. (Résistance thermique de la plaque de refroidissement infinie : puisque Rth(ca) = 0, Rth(ja) = Rth(jc).)

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Cependant, pour les appareils montés en surface, la dissipation thermique de la carte de circuit imprimé située sous l'appareil constitue le principal chemin de dissipation thermique. Il est donc plus difficile de mesurer la température du boîtier de cette pièce.

Étant donné que le taux de dissipation thermique de la surface marquée est faible par rapport à la dissipation thermique totale, même si la température de la surface marquée du dispositif est mesurée, elle ne convient pas comme valeur pour estimer la température de jonction.

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Quant aux produits à montage en surface, puisque la plupart d'entre eux nécessitent de connaître la valeur de Rth(jc), ils sont parfois montés sur notre circuit imprimé standard pour mesurer la température de la surface marquée afin de fournir la valeur de Rth(jc). Rth(jc) est actuellement la valeur dans les conditions particulières de montage sur le circuit imprimé standard de notre société. Lors du montage sur une carte différente de notre carte standard, le rapport de dissipation thermique de la surface marquée change, donc la valeur de Rth(jc) change et la température de jonction ne peut pas être estimée.


Valeurs de résistance des emballages représentatifs

  • Ces données sont créées sur la base de la mesure d'un LOT spécifique. Veuillez donc utiliser ces données de manière flexible comme valeur de référence.

  • (Il ne s'agit pas d'une valeur garantie ni de valeurs maximales et minimales.)

  • Rth(ja) varie considérablement en fonction des conditions de dissipation thermique et des méthodes de mesure de la température déterminées par le montage des cartes de circuits imprimés et le soudage,

  • Veuillez donc l'utiliser de manière flexible comme valeur de référence.

Forfait VMT3 EMT3 EMT5 EMT6 TUMT3
Circuit imprimé monté

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Taille de la carte FR4
(unité : mm)
20 × 12 × 0.8 20 × 15 × 0.8 20 × 15 × 0.8 20 × 15 × 0.8 20 × 12 × 0.8
Rth(ja)/
Rth(ch-a)
833°C / O 833°C / O 1042°C / O 1042°C / O 313°C / O
Remarque - - Quand un seul élément fonctionne Quand un seul élément fonctionne -
Forfait TUMT6 UMT3 UMT5 UMT6 SMT3
Circuit imprimé monté

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Taille de la carte FR4
(unité : mm)
15 × 20 × 0.8 20 × 12 × 0.8 20 × 15 × 0.8 15 × 20 × 0.8 20 × 12 × 0.8
Rth(ja)/
Rth(ch-a)
313°C / O 625°C / O 1042°C / O 1042°C / O 625°C / O
Remarque Quand un seul élément fonctionne - Quand un seul élément fonctionne Quand un seul élément fonctionne -
Forfait SMT5 SMT6 TSMT3 TSMT5 TSMT6
Circuit imprimé monté

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Taille de la carte FR4
(unité : mm)
20 × 15 × 0.8 20 × 15 × 0.8 30 × 15 × 0.8 20 × 15 × 0.8 20 × 15 × 0.8
Rth(ja)/
Rth(ch-a)
625°C / O 625°C / O 250°C / O 250°C / O 250°C / O
Remarque Quand un seul élément fonctionne Quand un seul élément fonctionne - Quand un seul élément fonctionne Quand un seul élément fonctionne
Forfait SOP8 MP3 CPT3 SST3
Circuit imprimé monté

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Taille de la carte FR4
(unité : mm)
20 × 20 × 0.8 12 × 20 × 0.8 12 × 30 × 0.8 20 × 12 × 0.8
Rth(ja)/
Rth(ch-a)
160°C / O 250°C / O 125°C / O 625°C / O
Remarque Quand un seul élément fonctionne - - -


TransistorVers la page de détails du produit


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