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Calculadora de dissipador de calor

Calcule a resistência térmica do dissipador de calor e a temperatura de junção necessárias para dispositivos de energia

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Fórmula

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

Referência: 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)

Como Funciona

A resistência térmica é um parâmetro crítico no gerenciamento térmico eletrônico, representando a diferença de temperatura por unidade de dissipação de energia. Em dispositivos semicondutores, a resistência térmica é normalmente expressa em °C/W e descreve a transferência de calor entre diferentes interfaces térmicas: junção a caixa (θ_JC), caixa a sumidouro (θ_CS) e sumidouro a ambiente (θ_SA). Compreender esses parâmetros é essencial para evitar a fuga térmica e garantir a operação confiável dos componentes eletrônicos de potência. A rede de resistência térmica permite que os engenheiros calculem a temperatura máxima da junção e validem se um dispositivo pode operar com segurança dentro dos limites térmicos especificados. Os principais fatores incluem dissipação de energia (P_D), temperatura ambiente e as características térmicas dos componentes de dissipação de calor.

Exemplo Resolvido

Considere um transistor de potência com especificações: θ_JC = 1,5°C/W, θ_CS = 0,5°C/W, temperatura máxima de junção (T_J (max)) = 150°C, temperatura ambiente (T_A) = 25°C. Se o dispositivo dissipar 10W, podemos calcular a resistência térmica total necessária. Resistência térmica total (θ_JA) = (T_J (max) - T_A)/P_D = (150°C - 25°C)/10W = 12,5 °C/W. Ao subtrair as resistências térmicas conhecidas (θ_JC + θ_CS = 2°C/W), a resistência térmica necessária do dissipador para o ambiente (θ_SA) se torna 10,5 °C/W. Esse cálculo ajuda a selecionar uma temperatura adequada design de dissipador para manter a temperatura de junção segura.

Dicas Práticas

  • ✓Sempre inclua a resistência de pasta térmica/almofada nos cálculos
  • ✓Use as curvas de redução térmica do fabricante para previsões precisas
  • ✓Considere a convecção forçada para melhorar a dissipação de calor

Erros Comuns

  • ✗Ignorando a resistência do material de interface térmica
  • ✗Assumindo desempenho térmico linear em todos os níveis de potência
  • ✗Negligenciando os efeitos do fluxo de ar e da convecção no desempenho do dissipador de calor

Perguntas Frequentes

A resistência térmica mede a capacidade de um material impedir a transferência de calor. Em eletrônica, ele quantifica o aumento de temperatura por unidade de energia dissipada em diferentes interfaces térmicas.
A resistência térmica de junção a caixa indica eficiência de transferência de calor da matriz semicondutora para sua embalagem, afetando diretamente a confiabilidade e o desempenho do dispositivo.
A temperatura ambiente é uma entrada crítica nos cálculos da resistência térmica, determinando o gradiente de temperatura e as limitações potenciais de dissipação de calor.
Sim, usando melhores materiais de interface térmica, melhorando o design do dissipador de calor, adicionando resfriamento ativo e otimizando as características geométricas de transferência de calor.
A temperatura excessiva da junção pode causar degradação permanente do dispositivo, desempenho reduzido, aumento da corrente de fuga e falha potencialmente catastrófica.

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