CHLAZENI

Výpočty chlazení elektronických součástí

3

index

veličina

název

j

junction

přechod (PN)

ϑj

teplota přechodu

c

case

pouzdro

ϑc

teplota pouzdra

s

heatsink

chladič

ϑs

teplota chladiče

a

ambient

okolí

ϑa

teplota okolí

Rϑjc

tepelný odpor vnitřní

Rϑcs

tepelný odpor styku s chladičem

G

Gehäuse

pouzdro

Rϑsa

tepelný odpor chladiče

K

Kühlkörper

chladič

Rϑ

celkový tepelný odpor (= Rϑjc+ Rϑcs+ Rϑsa)

U

Umgebung

okolí

Cϑc

tepelná kapacita pouzdra

Cϑs

tepelná kapacita chladiče

Náhradní schema tepelného okruhu pro ustálený stav (neuplatní se kapacity):

Z tohoto obvodu lze pro ustálený stav dosadit do výše uvedeného vzorce známé hodnoty 

ϑj, ϑa a P a dostaneme

hodnotu výsledného tepelného odporu. Podle katalogových hodnot vybereme součásti, které splňují rovnici:

Rϑjc+ Rϑcs+ Rϑsa ≤ Rϑ

Pokud můžeme použít katalogové hodnoty jak polovodičového prvku, tak chladiče, je návrh ukončen. Protože
však údaje nebývají vždy dostupné a při technickém návrhu je vhodné postihnout další souvislosti, budou
jednotlivé části okruhu probrány podrobněji.
U součástek s malým ztrátovým výkonem není obvykle nutné používat chladič (c). Udávaný tepelný odpor
představuje celkový tepelný odpor mezi přechodem a okolím Rϑja.

Popis částí náhradního tepelného okruhu:

Tepelný odpor vnitřní (Rϑjc)

V katalogu může být u dané součástka uveden přímo vnitřní tepelný odpor, nebo bývá uváděn maximální
ztrátový výkon při ideálním chlazení, při určité teplotě pouzdra (obvykle 25

°C) a také maximální teplota

přechodu 

ϑj max  .  Vnitřní tepelný odpor se pak vypočítá ze vzahu:

Rϑjc = (ϑj max - ϑa) / Ptot

Při zvýšené teplotě okolí se musí ztrátový výkon snížit. Většinou je snížení předepsáno grafem, jehož příklad je
na následujícím obrázku:

Pro tranzistor je udán dovolený ztrátový výkon 20 W při
teplotě pouzdra 25

°C. Maximální teplota přechodu je 125°C.

Když se při zatížení zvýší teplota pouzdra na 50

°C, může být

ztrátový výkon již jen 15W. Při této teplotě pouzdra totiž
teplota přechodu dosáhne právě 125

°C.

Tato přímá redukce ztrátového výkonu platí pro provedení c)
(bez chladiče). Pro provedení s chladičem (b) se z těchto
hodnot vypočítá vnitřní tepelný odpor a použije se pro návrh
chladiče.