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घटक तापमान की गणना कैसे करें?

2023-03-31 1054

जब हम सर्किट समाधान खरीदते और बनाते हैं, तो हमें अक्सर घटकों के तापमान पर विचार करने की आवश्यकता होती है। आख़िरकार, प्रत्येक घटक की तापमान सीमा सीमा होती है। इस समय, हमें उपयुक्त घटकों का चयन करने से पहले घटकों के तापमान की गणना करने की आवश्यकता है। फिर मूल घटक तापमान परिवर्तन की गणना कैसे करें, नीचे संपादक आपके साथ घटक तापमान की गणना विधि साझा करेगा:

जंक्शन तापमान की गणना विधि 1: ट्यूब और शेल के तापमान के अनुसार

जंक्शन तापमान केस तापमान से प्राप्त किया जा सकता है।

गणना विधि 1 या 2 में प्रस्तुत, जंक्शन और केस के बीच थर्मल प्रतिरोध को जंक्शन और पर्यावरण के बीच थर्मल प्रतिरोध द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है: आरटीएच (जेसी) की गणना विधि। निम्नलिखित नुसार।

Tj=Tc+Rth(jc)×P

टीसी: केस तापमान*
Rth(jc): जंक्शन-टू-केस थर्मल प्रतिरोध के बीच
पी: खपत**

*सैको अंकन सतह पर उच्चतम बिंदु के तापमान को मापने के लिए एक विकिरण थर्मामीटर का उपयोग करता है। कृपया ध्यान दें कि माप विधि के आधार पर माप तापमान काफी भिन्न हो सकता है।

**बिजली की खपत निश्चित नहीं है, और समय बदलने पर इसकी गणना लगभग औसत बिजली खपत के अनुसार की जाती है।

हालाँकि, विशेष रूप से, Rth(jc) का मान माउंटेड बोर्ड और सोल्डरिंग की गर्मी अपव्यय स्थितियों के आधार पर बहुत भिन्न होता है, इसलिए कृपया ध्यान दें कि हमारी कंपनी के मानक बोर्ड पर मापा गया मान ग्राहक के बोर्ड के लिए उपयुक्त नहीं हो सकता है। .

उदाहरण के तौर पर, एक उदाहरण दिखाया गया है जिसमें बोर्ड का संग्राहक भूमि क्षेत्र बड़ा होने पर Rth(jc) छोटा हो जाता है। (कलेक्टर भूमि के क्षेत्र, मोटाई और सामग्री के अलावा, सर्किट बोर्ड की सामग्री, आकार और वायरिंग आकार में भी परिवर्तन होंगे।)

उदाहरण के लिए, जब अनुप्रयोग समय 30ms है, चूँकि Rth(ja) 20oC/W है, यदि 3oC के परिवेशी तापमान पर 30ms के लिए 25W की शक्ति लागू की जाती है, तो जंक्शन तापमान है

इस तरह, Rth(jc) का मान बोर्ड की स्थितियों के आधार पर बदलता रहता है, और केस के तापमान को सटीक रूप से मापना मुश्किल होता है, इसलिए इसे जंक्शन तापमान का अनुमान लगाने के लिए एक विधि के रूप में अनुशंसित नहीं किया जाता है।

उत्पाद विवरण पृष्ठ पर

जंक्शन तापमान की गणना विधि 2: परिवेश तापमान (मूल) के आधार पर

जंक्शन तापमान (या चैनल तापमान) की गणना परिवेश के तापमान और बिजली अपव्यय से की जा सकती है। थर्मल प्रतिरोध के बारे में सोचने के तरीके के अनुसार,

Tj=Ta+Rth(ja)×P

टा:परिवेश का तापमान (कमरे का तापमान मापा गया)
Rth(ja): जंक्शन-टू-वातावरण थर्मल प्रतिरोध*
पी: बिजली की खपत**

*Rth(ja): जंक्शन-टू-एम्बिएंट थर्मल प्रतिरोध उस बोर्ड के आधार पर भिन्न होता है जिस पर इसे लगाया गया है।
हमारे मानक सर्किट बोर्ड पर लगाए जाने पर मूल्य को "प्रतिनिधि पैकेज के प्रतिरोध मूल्य" के रूप में दिखाया जाता है।

Rth(ja) का मान प्रत्येक ट्रांजिस्टर के आधार पर भिन्न होता है, लेकिन यह माना जा सकता है कि यदि पैकेज समान है तो मान लगभग एक करीबी मान है।

**बिजली की खपत निश्चित नहीं है, और समय बदलने पर इसकी गणना लगभग औसत बिजली खपत के अनुसार की जाती है।
(औसत बिजली खपत की गणना के लिए, कृपया "कैसे पता लगाएं कि ट्रांजिस्टर का उपयोग किया जा सकता है" देखें)

नीचे दिया गया चित्र शक्ति अपव्यय और जंक्शन तापमान के बीच संबंध को दर्शाता है जब Rth(ja) 250oC/W है और परिवेश का तापमान 25oC है।

जंक्शन तापमान, शक्ति क्षय के अनुपात में बढ़ता है। इस समय समानुपातिकता का स्थिरांक Rth(ja) है। Rth(ja) 250oC/W है।

अतः विद्युत अपव्यय में प्रत्येक 25W की वृद्धि के लिए जंक्शन तापमान 0.1oC बढ़ जाता है।

जब शक्ति अपव्यय 150W होता है तो जंक्शन तापमान 0.5oC होता है, इसलिए इस उदाहरण में शक्ति अपव्यय 0.5W से अधिक नहीं हो सकता।

इसके अलावा, Rth(ja) भी 250oC/W है, और परिवेश के तापमान में परिवर्तन पर विचार किया जाना चाहिए।

अर्थात्, भले ही समान शक्ति लागू की जाए, परिवेश का तापमान बढ़ने पर जंक्शन तापमान बढ़ जाता है, इसलिए जो शक्ति लागू की जा सकती है वह छोटी हो जाती है।

न केवल थर्मल प्रतिरोध, बल्कि परिवेश का तापमान भी अधिकतम बिजली अपव्यय को प्रभावित करेगा। जब परिवेश का तापमान 150°C हो तो लगाई जा सकने वाली शक्ति शून्य होती है

100% ÷ (150°C-25°C)＝0.8%/°C

यह देखा जा सकता है कि अधिकतम बिजली की खपत उपरोक्त अनुपात में कम हो जाती है।

नीचे दिया गया बिजली कटौती वक्र इस संबंध को दर्शाता है।

पावर व्युत्पन्न वक्र की व्युत्पन्न दर प्रतिशत में व्यक्त की जाती है, इसलिए इसे सभी पैकेजों पर लागू किया जा सकता है।

उदाहरण के लिए, 3oC पर MPT25 पैकेज की अधिकतम लागू शक्ति 0.5W है, और लागू शक्ति 0.8%/oC के अनुपात में छोटी हो जाती है।

50oC पर यह मूल का 80% (20% कमी) या 0.4W हो जाता है, और 100oC पर यह मूल का 40% (60% कमी) या 0.2W हो जाता है।

उत्पाद विवरण पृष्ठ पर

जंक्शन तापमान की गणना विधि 3: परिवेश के तापमान के अनुसार (क्षणिक थर्मल प्रतिरोध)

"1. परिवेश के तापमान (मूल) के आधार पर", निरंतर बिजली अनुप्रयोग का एक उदाहरण माना जाता है।

इसके बाद, तात्कालिक बिजली अनुप्रयोग के कारण तापमान में वृद्धि पर विचार किया जाता है।

तात्कालिक बिजली अनुप्रयोग के कारण तापमान में वृद्धि की गणना क्षणिक थर्मल प्रतिरोध का उपयोग करके की जाती है।

यह ग्राफ क्षणिक थर्मल प्रतिरोध (क्षणिक थर्मल प्रतिरोध) का प्रतिनिधित्व करता है। क्षैतिज अक्ष पल्स आयाम है, और ऊर्ध्वाधर अक्ष थर्मल प्रतिरोध Rth(ja) है।

यह चित्र से देखा जा सकता है कि जैसे-जैसे आवेदन का समय लंबा होता जाता है, जंक्शन तापमान बढ़ता है, और लगभग 200 सेकंड के बाद, गर्मी संतृप्त हो जाती है और एक निश्चित तापमान तक पहुंच जाती है।

उदाहरण के लिए, Rth(ja) 20oC/W है जब अनुप्रयोग समय 30ms है, इसलिए यदि 3oC के परिवेशी तापमान पर 30ms के लिए 25W शक्ति लागू की जाती है, तो जंक्शन तापमान ज्ञात है:

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

जब क्षणिक शक्ति एक बार लगाई जाती है, तो जंक्शन तापमान इस सूत्र से प्राप्त किया जा सकता है।उत्पाद विवरण पृष्ठ पर

जंक्शन और केस के बीच थर्मल प्रतिरोध Rth(jc) के बारे में

जंक्शन-केस तापीय प्रतिरोध Rth(jc) मूलतः एक मान है जिसका उपयोग तब किया जाता है जब TO220 पैकेज जैसे एक स्व-सहायक उपकरण को हीट सिंक पर स्थिर करके उपयोग किया जाता है। इस स्थिति में, मुख्य ऊष्मा अपव्यय पथ केस और हीट सिंक के बीच होता है, इसलिए इस पथ में केस का तापमान मापकर जंक्शन तापमान को सही ढंग से प्राप्त किया जा सकता है। विशेष रूप से, जब यह मान लिया जाता है कि एक आदर्श ऊष्मा अपव्यय (अनंत ऊष्मा सिंक) वाले हीट सिंक का उपयोग किया जाता है, तो कभी-कभी यह माना जाता है कि ऊष्मा अपव्यय क्षमता अनंत होती है, और केस का तापमान = वायुमंडलीय तापमान, (प्रदर्शित Tc=25oC, आदि) केस का तापमान = 25oC पर परिकलित। (अनंत शीतलन प्लेट का तापीय प्रतिरोध: क्योंकि Rth(ca)=0, इसलिए Rth(ja)=Rth(jc)

हालाँकि, सतह पर लगे उपकरणों के लिए, डिवाइस के नीचे सर्किट बोर्ड से गर्मी अपव्यय मुख्य गर्मी अपव्यय पथ है, इसलिए इस भाग के केस तापमान को मापना अधिक कठिन है।

चूंकि चिह्नित सतह का ताप अपव्यय अनुपात कुल ताप अपव्यय की तुलना में छोटा है, भले ही डिवाइस की चिह्नित सतह का तापमान मापा जाता है, यह जंक्शन तापमान का अनुमान लगाने के लिए एक मूल्य के रूप में उपयुक्त नहीं है।

सतह पर लगे उत्पादों के लिए, चूँकि उनमें से अधिकांश को Rth(jc) का मान जानने की आवश्यकता होती है, Rth(jc) का मान प्रदान करने के लिए चिह्नित सतह के तापमान को मापने के लिए इसे कभी-कभी हमारे मानक सर्किट बोर्ड पर लगाया जाता है। Rth(jc) इस समय हमारी कंपनी के मानक सर्किट बोर्ड पर माउंटिंग की विशेष स्थिति के तहत मूल्य है। हमारे मानक बोर्ड से भिन्न बोर्ड पर स्थापित होने पर, चिह्नित सतह से गर्मी अपव्यय का अनुपात बदल जाता है, इसलिए Rth(jc) का मान बदल जाता है, और जंक्शन तापमान का अनुमान नहीं लगाया जा सकता है।

उत्पाद विवरण पृष्ठ पर

प्रतिनिधि पैकेज प्रतिरोध मान

यह डेटा एक विशिष्ट LOT की माप के आधार पर बनाया गया है। इसलिए, कृपया इस डेटा को संदर्भ मान के रूप में लचीले ढंग से उपयोग करें।
(गारंटी मूल्य और अधिकतम और न्यूनतम मूल्य नहीं।)
आरटीएच(जेए) बढ़ते सर्किट बोर्ड और सोल्डरिंग द्वारा निर्धारित गर्मी अपव्यय स्थितियों और तापमान माप विधियों के आधार पर काफी भिन्न होगा,
इसलिए कृपया इसे संदर्भ मान के रूप में लचीले ढंग से उपयोग करें।

पैकेज	वीएमटी3	EMT3	EMT5	EMT6	TUMT3
स्थापित सर्किट बोर्ड
FR4 बोर्ड का आकार (इकाई：मिमी)	20 × 12 × 0.8	20 × 15 × 0.8	20 × 15 × 0.8	20 × 15 × 0.8	20 × 12 × 0.8
आरटीएच(जेए)/ Rth(ch-a)	833°C/W	833°C/W	1042°C/W	1042°C/W	313°C/W
टिप्पणी	-	-	जब केवल 1 तत्व काम करता है	जब केवल 1 तत्व काम करता है	-

पैकेज	TUMT6	UMT3	UMT5	UMT6	SMT3
स्थापित सर्किट बोर्ड
FR4 बोर्ड का आकार (इकाई：मिमी)	15 × 20 × 0.8	20 × 12 × 0.8	20 × 15 × 0.8	15 × 20 × 0.8	20 × 12 × 0.8
आरटीएच(जेए)/ Rth(ch-a)	313°C/W	625°C/W	1042°C/W	1042°C/W	625°C/W
टिप्पणी	जब केवल 1 तत्व काम करता है	-	जब केवल 1 तत्व काम करता है	जब केवल 1 तत्व काम करता है	-

पैकेज	SMT5	SMT6	TSMT3	TSMT5	TSMT6
स्थापित सर्किट बोर्ड
FR4 बोर्ड का आकार (इकाई：मिमी)	20 × 15 × 0.8	20 × 15 × 0.8	30 × 15 × 0.8	20 × 15 × 0.8	20 × 15 × 0.8
आरटीएच(जेए)/ Rth(ch-a)	625°C/W	625°C/W	250°C/W	250°C/W	250°C/W
टिप्पणी	जब केवल 1 तत्व काम करता है	जब केवल 1 तत्व काम करता है	-	जब केवल 1 तत्व काम करता है	जब केवल 1 तत्व काम करता है

पैकेज	SOP8	MPT3	सीपीटी3	SST3
स्थापित सर्किट बोर्ड
FR4 बोर्ड का आकार (इकाई：मिमी)	20 × 20 × 0.8	12 × 20 × 0.8	12 × 30 × 0.8	20 × 12 × 0.8
आरटीएच(जेए)/ Rth(ch-a)	160°C/W	250°C/W	125°C/W	625°C/W
टिप्पणी	जब केवल 1 तत्व काम करता है	-	-	-