ТО-92 недостаточно жарко

18

Я управляю вентилятором постоянного тока с помощью микроконтроллера AVR, и мне интересно узнать о тепловых характеристиках NPN-транзистора 2N3904, к которому подключен вентилятор.

Схема

Чтение транзистора технического описания , я нахожу следующие значения:

рθJ-Aзнак равно200 C / Вт

рθJ-Сзнак равно83,3 C / Вт

Я ожидаю, что тепловое сопротивление между окружающей средой и корпусом будет:

рθС-Aзнак равнорθJ-A-рθJ-Сзнак равно116,7 C / Вт

То есть, я ожидаю, что случай увеличится на сравнению с температурой окружающей среды на каждый ватт мощности, который подается через транзистор.116,7 C / Вт

Теперь, считывая напряжение на клеммах вентилятора с помощью моего мультиметра, а также ток, который истощает вентилятор:

Взнак равно11,45 В

Aзнак равно73 мА

Теперь я рассчитываю температуру корпуса, который я должен ожидать:

пзнак равноВ×Aзнак равно0,83 W

TСзнак равноTA+п×рθС-Aзнак равно18+0,83×116,7знак равно114,86 С

После того, как вентилятор работает в течение 5 с лишним минут, я продолжаю прикасаться к транзистору и с треском проваливаюсь. Температура корпуса, возможно, немного выше температуры окружающей среды, но недостаточно теплая, чтобы я чувствовал какие-либо ощущения жара в пальцах.

Где-то на этом пути я допустил огромную ошибку в своем понимании теплового дизайна. Что я делаю неправильно?

Никола Малешевич
источник
10
Хорошая работа, составление связного вопроса и показ вашей работы.
Мэтт Янг
2
^ + 1, но я не понимаю ваших рассуждений о тепловом сопротивлении «случай-среда». Мощность рассеивается на соединении, а вы измеряете в корпусе, поэтому вы должны использовать значение R_j-c в своих расчетах. Корпус нагревается на 83,3 ° С на ватт, рассеиваемый в месте соединения.
Вофа
3
AВСС
@vofa R_j-c даст мне разницу в температуре между соединением и корпусом. Хотя это полезно, это не то, что я могу измерить пальцем. Я пытаюсь предсказать разницу между корпусом и окружающей средой, и это соответствует реальному миру при правильном расчете мощности, используемой транзистором.
Никола Малешевич
@SamGibson Рисунок выше очень упрощен. Я на самом деле использую ATmega32 с парой датчиков температуры, парой вентиляторов, последовательной связью и т. Д. Но все это может внести шум в этот вопрос. У меня уже есть развязывающие колпачки, а также аналоговое шумоподавление. Спасибо за комментарий, хотя.
Никола Малешевич

Ответы:

31

0,83 Вт - это мощность вентилятора, а не транзистора.

Мощность, рассеиваемая транзистором, по существу та же самая величина тока, но умноженная на напряжение от C до E, которое, вероятно, составляет только порядка 200-300 мВ при насыщении. Это может привести к рассеиванию транзистора примерно на 15-20 мВт, что даст вам повышение в случае, если температура всего на несколько градусов максимум.

Дэйв Твид
источник
Это имеет смысл, спасибо. Я измерил падение напряжения 170 мВ между коллектором и эмиттером, дав мне повышение температуры на 1,45 градуса Цельсия, что соответствует ощущению на моих пальцах. Прекрасно! Остальные мои рассуждения звучат?
Никола Малешевич
6
Ну, в точку. Да, допустимо добавлять и вычитать тепловые сопротивления таким способом. Тем не менее, имейте в виду, что на значение сопротивления «корпус-окружение» сильно влияют такие вещи, как касание корпуса пальцем или даже степень его дыхания, поэтому попытка предсказать конкретное повышение температуры будет подвержены всевозможным ошибкам.
Дэйв Твид