Termal Direnç Nedir? °C/W Değeriyle Soğutucu Hesabı Nasıl Yapılır?

Termal direnç neyi ifade eder?

Termal direnç, belirli bir ısı geçiş yolu üzerindeki sıcaklık farkının o yoldan geçen ısı gücüne oranıdır: Rθ=ΔT/P. Birimi °C/W veya K/W olarak verilebilir; sıcaklık farkı söz konusu olduğunda bu iki birim sayısal olarak eşdeğerdir. Daha düşük direnç, aynı güç için daha küçük sıcaklık farkı anlamına gelir. Ancak kıyaslanan değerlerin aynı sınır koşullarında ölçülmüş olması gerekir.

Isı yolundaki noktaları tanıyın

Tj yarı iletken birleşiminin, Tc tanımlanan kılıf noktasının, Ts soğutucu tabanının ve Ta çevredeki havanın sıcaklığıdır. RθJC birleşim-kılıf, RθCS kılıf-soğutucu ve RθSA soğutucu-hava yolunu temsil eder. Bu zincir, ısının esas olarak seçilen kılıf yüzeyinden çıktığı yaklaşık modeldir; her pakete koşulsuz uygulanmaz.

Adım adım hesap örneği

Varsayım: 15 W kayıp, 45 °C yerel ortam, 105 °C birleşim hedefi, 1,2 °C/W birleşim-kılıf ve 0,3 °C/W arayüz direnci. Toplam bütçe (105−45)/15=4 °C/W olur. Soğutucuya kalan bütçe 4−1,2−0,3=2,5 °C/W değeridir. Gerçek montaj koşullarında 2 °C/W sağlayan bir aday için yaklaşık Tj=45+15×(1,2+0,3+2)=97,5 °C hesaplanır. Örnekteki sayılar eğitim amaçlıdır; ürün ölçümü değildir.

Ortam değişince sonuç da değişir

Aynı örnekte ortam 55 °C olduğunda sıcaklık tahmini 107,5 °C olur ve 105 °C hedefi aşılır. Bu nedenle yalnızca oda sıcaklığında başarıyla çalışan numune yeterli kanıt değildir. Üretim toleransları, kirlenme ve hava akışındaki değişimler de tasarım payının gerekçelerini oluşturur.

RθJA ile RθJC neden karıştırılmamalı?

Veri sayfasındaki birleşim-ortam değeri RθJA, kullanılan test kartı ve ortamın etkisini içerir. Bu değerin üzerine ayrıca soğutucu direnci eklemek çoğu durumda yanlış model kurar. Kılıfın üstü ve altı için farklı termal değerler bulunabilir; hesabınızda gerçek soğutma yüzeyine ait tanımı kullanın. ΨJT gibi karakterizasyon parametrelerini de doğrudan seri termal direnç yerine koymayın.

Darbeli yük ve ortak soğutucu

Kısa güç darbelerinde kararlı durum direnci tek başına tepe birleşim sıcaklığını vermez; üreticinin geçici termal empedans eğrileri ve görev çevrimi gerekir. Aynı soğutucuda birden fazla komponent varsa soğutucu toplam ısıyla ısınır, her komponentin kendi kılıf yolu ayrıca değerlendirilir. Isı kaynaklarının konumu da yerel taban sıcaklıklarını değiştirebilir.

Sık sorulan sorular

2 °C/W, soğutucunun sıcaklığı demek mi?

Hayır. Belirtilen koşullarda, her watt için oluşan sıcaklık farkını ifade eder.

Hesap sonucu negatif çıkarsa ne anlama gelir?

Seçilen hedef ve kayıpla kılıf/arayüz yolu bütçeyi tüketiyor olabilir. Güç kaybı, paket, arayüz veya soğutma yaklaşımı yeniden ele alınmalıdır.