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Apéndice A. DISIPADORES
DE CALOR PARA DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS - Introducción - Elementos fundamentales - Método de cálculo - Circuitos termoeléctricos |
ARRIBA | INTRODUCCIÓN |
-
Todo componente electrónico real sometido a una determinada diferencia
de tensión ( V ) y por el que circula una determinada intensidad
de corriente eléctrica ( I ) disipa una determinada potencia ( P
). En la mayor parte de los casos esta potencia disipada se manifiesta en
forma de calor provocando un aumento de la temperatura. - Una condición importante, muchas veces prioritaria, en el diseño de dispositivos electrónicos es la temperatura que pueden alcanzar los componentes que los constituyen, en particular los semiconductores ( diodos, transistores, tiristores, etc ). Por ejemplo, el silicio pierde sus propiedades semiconductoras por encima de los 150º C. |
ARRIBA | ELEMENTOS FUNDAMENTALES |
- Los
elementos fundamentales a considerar en el cálculo de disipadores
de calor para componentes electrónicos son los siguientes:
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ARRIBA | MÉTODO DE CÁLCULO |
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1 ) Se calcula la temperatura de la unión ( Tj ) sin disipador.
Si Tj es menor que la temperatura máxima admisible , Tj < Tjmax
, no es necesario colocar un disipador. Si Tj > Tjmax es necesario
colocar un disipador. - 2 ) Si es necesario colocar un disipador ( también llamado radiador ) el objetivo es calcular cual tiene que ser su resistencia cápsula-radiador y su resistencia radiador-ambiente. Para ello se fija Tj = Tjmax y se resuelve el correspondiente circuito termoeléctrico. Tjmax viene dada por los fabricantes de componentes electrónicos. - 3 ) Con los valores de las resistencias térmicas obtenidos se selecciona el disipador adecuado adecuado. |
ARRIBA | CIRCUITOS TERMOELÉCTRICOS |
ARRIBA |
- A ) Componente eléctrónico sin disipador - A.1 ) Cálculo
estático ( Pdis constante ) -- Tanto Rthjc como Rthca son proporcionadas por el fabricante del componente electrónico. También es posible que dé la resistencia térmica unión-ambiente ( "jucntion to ambient", Rthja, o lo que es igual Rthjc + Rthca ) en vez de Rthca. -- Rthjc es muy pequeña en relación a Rthca por lo que, en el circuito anterior, se puede despreciar para realizar los cálculos y Tj = Tc. - A.2 ) Cálculo dinámico ( Pdis periódica ) -- Tanto Rthjc como Rthca son proporcionadas por el fabricante del componente electrónico. También es posible que dé la resistencia térmica unión-ambiente ( "jucntion to ambient", Rthja, o lo que es igual Rthjc + Rthca ) en vez de Rthca. -- Zthjc recibe el nombre de impedancia térmica transitoria y también es facilitada por los fabricantes de componentes electrónicos. -- En el cálculo dinámico no se puede considerar que Tj = Tc puesto que al ser la masa de la cápsula mucho mayor que la de la unión tienen inercia térmica diferente. La unión se enfría y se calienta a distinto ritmo ( más rápidamente ) que la cápsula. |
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ARRIBA |
- B ) Componente
eléctrónico con disipador. - En un diseño correcto Rthca es mucho mayor que Rthcr + Rthca ( Rthca >> Rthcr + Rthca ) y la resistencia equivalente al paralelo Rthca y ( Rthcr + Rthra ) se puede aproximar por ( Rthcr + Rthra ) . - B.2 ) Cálculo dinámico ( Pdis periódica ) - En un diseño correcto Rthca es mucho mayor que Rthcr + Rthca ( Rthca >> Rthcr + Rthca ) y la resistencia equivalente al paralelo Rthca y ( Rthcr + Rthra ) se puede aproximar por ( Rthcr + Rthra ). -- Tanto Rthjc como Rthca son proporcionadas por el fabricante del componente electrónico. También es posible que dé la resistencia térmica unión-ambiente ( "jucntion to ambient", Rthja, o lo que es igual Rthjc + Rthca ) en vez de Rthca. -- Zthjc recibe el nombre de impedancia térmica transitoria y también es facilitada por los fabricantes de componentes electrónicos. -- En el cálculo dinámico no se puede considerar que Tj = Tc puesto que al ser la masa de la cápsula mucho mayor que la de la unión tienen inercia térmica diferente. La unión se enfría y se calienta a distinto ritmo ( más rápidamente ) que la cápsula. |
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