Расчет и выбор радиатора

Тепловые процессы в преобразователе можно достаточно точно описать с помощью электрической схемы. Каждый компонент имеет тепловое сопротивление, разность температур эквивалентна разности напряжений между двумя точками, а мощность, рассеиваемую данным компонентом можно представить как ток. На рисунке 3.10 приведена электрическая схема, отражающая процесс передачи тепла в преобразователе. На схеме отображены только элементы, которые будут охлаждаться с помощью радиатора: выходные диоды VD16, VD17, транзисторы VT4, VT5. Однако корпус транзистора является одновременно стоком, поэтому между корпусом транзистора и радиатором следует разместить диэлектрическую прокладку с достаточно малым температурным сопротивлением. Для изоляции используем оксид алюминиевые прокладки. Все тепловые сопротивления, кроме сопротивления радиатора, даны в справочной информации. Требуется определить тепловое сопротивление радиатора.

R_JC(VT4,VT5) = 0.34 К/Вт – тепловое сопротивление кристалл-корпус каждого транзистора;

R_{JC(VD16,VD17)} = 0.7 К/Вт – тепловое сопротивление кристалл-корпус каждого диода;

R_ПОДЛ = 0.08 К/Вт – тепловое сопротивление подложки;

P_VD16,VD17 = 149 Вт – мощность, рассеиваемая выходными диодами;

P _VT4,VT5= 76.3 Вт – мощность, рассеиваемая всеми транзисторами.

Максимальная рабочая температура кристалла составляет 150 ^оС, а максимальная температура окружающей среды из технического задания 40 ^оС. Значит в системе кристалл-корпус-радиатор разность температур равна 110 ^оС. Общее тепловое сопротивление этой системы определим из соотношения:

 ,                                                        (3.27)

где ΔT_jhs = 110 ^oC – разность температур кристалл-среда;

P_jhs – общая мощность, рассеиваемая радиатором.

Она равна сумме мощностей, рассеиваемых всеми компонентами, расположенными на радиаторе:

.                                       (3.28)

Определим общее тепловое сопротивление:

Это сопротивление складывается из двух составляющих: общего сопротивления полупроводниковых приборов и сопротивления радиатора. Определим общее сопротивление полупроводниковых приборов:

 , (3.29)

Определим тепловое сопротивление радиатора:

     (3.30)

Для того, чтобы температура кристалла не превысила предельно допустимое значение тепловое сопротивление выбранного радиатора не должно превышать R_РАД. Выбираем радиатор АВ95. Тепловое сопротивление радиатора без обдува 0,12 К/Вт. Из графика, приведенного в документации видно, что при обдуве воздухом со скоростью 5 м/с тепловое сопротивление уменьшается до 0,08 К/Вт.