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히트싱크 계산기

전력 장치에 필요한 히트싱크 열 저항 및 접합 온도 계산

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공식

θ_SA = (T_Jmax - T_A) / P_D - θ_JC - θ_CS

참고: JEDEC JESD51 thermal measurement standard

θ_SA — Heatsink-to-ambient thermal resistance (°C/W)
T_Jmax — Maximum junction temperature (°C)
T_A — Ambient temperature (°C)
P_D — Power dissipation (W)
θ_JC — Junction-to-case thermal resistance (°C/W)
θ_CS — Case-to-heatsink thermal resistance (°C/W)

작동 방식

열 저항은 전력 손실 단위당 온도 차이를 나타내는 전자 열 관리의 중요한 매개변수입니다.반도체 디바이스에서 열 저항은 일반적으로 °C/W로 표시되며 서로 다른 열 인터페이스 (θ_JC), 케이스-싱크 (θ_CS), 싱크-주변 (θ_SA) 간의 열 전달을 나타냅니다.이러한 파라미터를 이해하는 것은 열 폭주를 방지하고 전력 전자 부품의 안정적인 작동을 보장하는 데 필수적입니다.엔지니어는 열 저항 네트워크를 통해 최대 접합 온도를 계산하고 장치가 지정된 열 한계 내에서 안전하게 작동할 수 있는지 검증할 수 있습니다.주요 요인에는 전력 손실 (P_D), 주변 온도, 방열 구성 요소의 열 특성이 포함됩니다.

계산 예제

θ_JC = 1.5°C/W, θ_CS = 0.5°C/W, 최대 접합 온도 (T_J (최대)) = 150°C, 주변 온도 (T_A) = 25°C의 사양을 가진 전력 트랜지스터를 생각해 보십시오. 장치가 10W를 소비하는 경우 필요한 총 열 저항을 계산할 수 있습니다.총 열 저항 (θ_JA) = (T_J (최대) - T_A)/P_D = (150°C - 25°C) /10W = 12.5°C/W. 알려진 열 저항 (θ_JC + θ_CS = 2°C/W) 을 빼면 필요한 싱크대-주변 열 저항 (θ_SA) 이 10.5°C/W가 됩니다. 이 계산을 통해 적절한 히트싱크를 선택할 수 있습니다. 안전한 접합 온도를 유지하도록 설계되었습니다.

실용적인 팁

  • ✓항상 열 페이스트/패드 저항을 계산에 포함시키십시오.
  • ✓정확한 예측을 위해 제조업체의 열 경감 곡선을 사용하십시오.
  • ✓열 방출 개선을 위해 강제 대류를 고려하세요.

흔한 실수

  • ✗열 인터페이스 재료 저항 무시
  • ✗모든 전력 수준에서 선형 열 성능을 가정함
  • ✗공기 흐름과 대류가 히트싱크 성능에 미치는 영향 무시

자주 묻는 질문

열 저항은 열 전달을 방해하는 재료의 능력을 측정합니다.전자기기에서는 다양한 열 인터페이스에서 소비되는 전력 단위당 온도 상승을 수치화합니다.
접합부 간 열 저항은 반도체 다이에서 패키지로의 열 전달 효율을 나타내며, 이는 장치 신뢰성과 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.
주변 온도는 온도 기울기와 잠재적 열 분산 한계를 결정하는 열 저항 계산의 중요한 입력 요소입니다.
예, 더 나은 열 인터페이스 재료를 사용하고, 히트싱크 설계를 개선하고, 액티브 쿨링을 추가하고, 기하학적 열 전달 특성을 최적화함으로써 가능합니다.
과도한 접합 온도는 영구적인 장치 성능 저하, 성능 저하, 누설 전류 증가 및 잠재적으로 심각한 고장을 일으킬 수 있습니다.

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