Pilih heatsink untuk regulator tegangan

Saya harus menghilang $2W$dari regulator tegangan. Ini adalah 7805 dalam paket TO-220. Lembar data ada di sini.

Ini adalah pertama kalinya saya harus memilih mereka jadi saya ingin meninjau kembali keputusan berikut karena saya takut kehilangan sesuatu karena ini terdengar sangat rumit bagi saya. Jadi saya akan menempatkan Anda di sini seluruh alasan saya.

$R_{thJC}$adalah 5 C°/Wuntuk TO-220 paket dan$R_{thJA}$adalah 50 C°/W(tabel 3, halaman 7). Karena saya harus membuang 2Wsaya akan memiliki tanpa heatsink 100°panas pada chip. Ruangan itu ada 21°.$T_{op}$adalah 0° to 125°sangat aman Saya pasti membutuhkan sebuah heatsink. Dalam hal ini hanya akan berkeliling 31°berdasarkan formula itu$Max_{ambiant}+ R_{thJC} \times W_{dissipated}$ atau 21 + 50 * 2

Tapi sekarang saya diblokir. Sebagai contoh saya akan mengambil heatsink ini . Dia dinilai sebagai 40 K/W. Saya berasumsi K adalah untuk derajat kelvin. Kalau begitu, apakah itu berarti dia dinilai 233°C/W? Saya telah menemukan formula itu:

$Max_{JunctionTemp} >= Max_{AmbientTemp} + (W_{Dissipated} \times (R_{thJC_{C°/W}} + R_{thHeatSink_{C°/W}}))$

Yang memberi saya:

$21 + (2.5 \times (5 + 233) = 595°C$

Jadi, ada sesuatu yang salah karena ini berarti bahwa persimpangan antara chip dan heatsink akan menjadi 600 ° panas ... Apa yang telah saya lewatkan?

Rujuk ke wikipedia

Satuan SI dari tahanan termal adalah kelvin per watt atau setara dengan derajat Celcius per watt (keduanya sama karena intervalnya Δ1 K = Δ1 ° C).

K / W sama dengan C / W dan itu karena mereka mewakili perbedaan suhu per watt daripada suhu absolut.

Hasil perhitungan Anda menggunakan heatsink 40K / W adalah:
$21 + (2.5 \times (5 + 40)) = 112.5°C$

Tampaknya ada beberapa kesalahpahaman tentang arti peringkat K / W dan kemampuan pendinginan heatsink yang diberikan.
Ketika Anda membandingkan dua heatsink, semakin rendah peringkat K / W, semakin baik heatsink, semakin rendah peringkat K / W berarti dapat menghilangkan daya lebih banyak dengan sedikit kenaikan suhu.

Sebagai contoh:
Heatsink 40K / W meningkatkan suhu 40 derajat Celcius (di atas suhu sekitar) untuk setiap Watt. Heatsink yang lebih efisien (mengenai kemampuan pendinginan) adalah model yang memiliki peringkat K / W yang lebih rendah seperti misalnya 20K / W karena suhu akan meningkat hanya sebesar 20 derajat Celcius untuk setiap watt yang hilang.

Anda dapat memecahkan masalah panas dengan cara yang sama Anda akan memecahkan masalah saat ini-melalui-a-resistor. Arus setara dengan panas, resistansi adalah resistansi termal, dan tegangan adalah suhu.

Anda memiliki 2W arus panas melalui serangkaian resistor panas: Rj-c (5K / W), tambahkan 1K / W untuk kontak yang tidak sempurna antara case dan heatsink Anda, dan heatsink-to-air (40K / W). Totalnya adalah 46K / W. Dengan aliran panas 2W ini akan menyebabkan gradien suhu 98 K: persimpangan akan lebih panas 98K daripada udara sekitar.

Pertanyaan sulit dalam perhitungan tersebut adalah seberapa rendah Anda dapat menjamin udara sekitar. Mari kita asumsikan (maksimum) 40C. Maka suhu persimpangan (maksimum) adalah 40 + 98 = 138C.

(Fairchild) LM7805 mencantumkan 125C sebagai suhu operasi maksimum di bawah 'maxima absolut'. Perhatikan bahwa pada prinsipnya maxima absolut TIDAK dapat digunakan untuk perhitungan desain, tetapi grafik di kemudian hari memiliki kurva hingga 125C, jadi pada dasar itu angka 125C boleh digunakan.

125 <138, jadi dengan suhu sekitar 40C dan 2A heatsink Anda mungkin tidak cukup. (Saya katakan mungkin karena saya menggunakan angka kasus yang lebih buruk. Tetapi sebagai desainer, Anda harus!)

Saya sarankan Anda menemukan heatsink yang sedikit lebih besar, bertujuan untuk 20K / W. Ini juga akan membuat heatsink lebih panas dari yang sulit (tapi masih terlalu panas untuk disentuh dengan nyaman! Hitung sendiri seberapa panasnya.).