Версия для печати темы

Автор: spongebob Jan 18 2017, 07:02

Всем привет!
Собрал простую электронную нагрузку, поторопился и решил проверить и на больших токах, в результате транзистор сгорел через несколько секунд, не успев нагреть радиатор...
Транзистор КТ827А, термопрокладка Номакон 1A4249, радиатор HS 104-150 (обдувается сверху вентилятором 50 мм).
У меня был ток 8 А и напряжение 12 В, мощность, соответственно, 96 Вт.
По расчету получается максимальная допустимая мощность 82 Вт. Прошу проконтролировать правильность теплового расчета (файл termo.png).
Прошу дать рекомендации по минимизации теплового сопротивления. С одной стороны хочется убрать термопрокладку и посадить транзистор на радиатор через КПТ, а с другой стороны понимается, что это не совсем безопасно...

Автор: HardEgor Jan 18 2017, 08:02

12В - это безопасно, поэтому садите напрямую на радиатор.

Автор: spongebob Jan 18 2017, 08:18

Да про 12 В понятно
Дело в другом...
Транзистор может взять до 100 В Uкэ и я не исключаю, что, возможно, когда-нибудь, где-нибудь и для чего-нибудь я эти 100 В и подам... да, и, если тестируемый блок питания пробьется где-нибудь, то его высокое может оказаться у меня на радиаторе?
Ну и с точки зрения надежности и удобства вопрос... Корпус у меня из профиля металлического, он хоть и не заземлен пока, но его заземление предполагается, радиатор крепится сверху, как-нибудь я его изолирую от корпуса, но насколько это адекватно: корпус заземлен, а совсем рядом на нем радиатор с коллекторным напряжением... Вдруг как-то закорочу случайно?
Меня интересуют типовые имеющиеся решения: как можно делать, как не желательно делать, как категорически нельзя делать... Разрешено ли оставлять радиатор, торчащий наружу под потенциалом?

Устройство не серийное, простая самоделка для себя, инструмент рабочий

Автор: spongebob Jan 18 2017, 10:54

Вообще, в принципе-то реально нормально рассеять при такой системе 80 Вт?

Автор: HardEgor Jan 18 2017, 12:13

Несомненно, лучше не оставлять под потенциалом.
Но вы вначале решите задачу рассеяния тепла, а потом думайте как утрамбовать в корпус.
Я бы сделал так - однозначно транзистор на радиатор без прокладок, всё-таки мощность приличная. Радиатор внутрь корпуса на изолирующие стойки и расположить по длине корпуса, вентилятор в размер корпуса, чтобы продувал все внутренности как в БП АТХ, чуть под углом(для турбулентности) к радиатору.
Но в любом случае, расчет конечно полезен, но вначале стоит снять характеристику разогрева транзистора на радиаторе от подаваемой мощности - тогда понятно какую максимальную мощность можно рассеять.

Автор: novikovfb Jan 18 2017, 12:58

Предлагаю сравнить Ваш радиатор с вентилятором и любую систему охлаждения процессора на 80 Вт. Или взять готовый процессорный кулер и посадить на него этот транзистор, правда, придется сверлить радиатор, а это значит - нельзя использовать системы с тепловыми трубами.

Автор: spongebob Jan 18 2017, 13:10

По поводу потенциала на радиаторе (не на корпусе прибора) я так и не понял... можно его оставлять впринципе или нет? Запрещено это всегда или есть какой-то "пороговый" уровень?
Расчет, который я приложил, верен? Кстати, теплопроводность прокладки 1-2 Вт/(м * гр. Ц.), я 2 брал, но для наихудшего случая, конечно, лучше взять 1, тогда и мощность поменьше получится...
Нет нормальной документации на радиатор, дана удельная теплопроводность (на длину радиатора). Но вот как он при этом расположен - не известно. Думаю, что в идеале ребрами вертикально, для оптимальной конвекции. У меня же он вообще лежит на корпусе, т. е., ребра расположены горизонтально, это, несомненно, увеличивает тепловое сопротивление.
Корпус у меня самодельный из гнутого профиля для гипсокартона

Вы предлагаете нагрузить транзистор не особо сильно (чтобы не опасно для него было) и т. о. получить реальное тепловое сопротивление радиатора?
Кстати, зависит ли тепловое сопротивление от мощности? Ведь получается, что при увеличении мощности растет и температура кристалла...
Что Вы конкретно подразумеваете под характеристикой разогрева транзистора? Зависимость температуры от мощности?

Автор: quarter Jan 18 2017, 13:11

Смотрите описание на транзистор - области максимальных режимов, первый график.
Там при 12В на коллектор-эмиттере допустимый ток в районе 6А в статическом режиме. Т.е. кристалл не способен успеть передать больше тепла на корпус самого транзистора, и проблема не в прокладке или радиаторе.

Автор: spongebob Jan 18 2017, 13:28

Как сравнить-то? Опять - нет характеристик... если только экспериментально...
Но вот чувствую, что слабовата моя система охлаждения для 80 Вт... тут бы расчет адекватный применить, да и совет опытного человека со стороны был бы очень полезен, наверняка кто-нибудь на глаз сказать может: хватит или нет.
Задача была сделать по-быстрому из того, что есть, купив только самое необходимое. Но сделать правильнее


Уже смотрел, я около 8 А увидел. Согласен, спасибо. Жаль, что картинки плохого качества Вообще, не нашел нормальной документации на КТ827...

http://electronix.ru/redirect.php?https://itmages.ru/image/view/5383729/a9afad9d

Автор: novikovfb Jan 18 2017, 13:54

хотя бы по площади пластин, толщине теплоотвода от нагревающейся поверхности к пластинам, эффективности обдува.
Но, возможно, дело не в перегреве корпуса транзистора, а в локальном перегреве участка кристалла из-за превышения напряжения при таком большом токе, как писал quarter. У биполярных транзисторов есть неприятный эффект: при увеличении температуры увеличивается коэффициент передачи тока, это может приводить к локальному "шнурованию" тока на неоднородностях. Как вариант - попробовать полевой транзистор, у них это проще, но они легче выходят в режим самовозбуждения из-за емкостных связей, надо ставить резистор последовательно с затвором.

Автор: HardEgor Jan 19 2017, 07:41

Только эксперимент, потому что зависит от скорости потока воздуха(вентилятора), качества прижима, качества и формы радиатора - всё вместе может в 2-4 раза изменить рассеиваемую мощность.

Автор: Tanya Jan 19 2017, 09:00

Эксперимент простой. Нагрейте радиатор. включите вентилятор, смотрите изменение температуры от времени.
Я бы еще посоветовала поставить несколько транзисторов параллельно. Можно много кт972, если нужны быстрые. По резистору около 1 Ом в эмиттерах. В базы - тоже, номиналом побольше. Много удобно - резисторов много - тепло разнесено.

Автор: Ydaloj Jan 21 2017, 08:03

у транзистора сопротивление 1.4 градуса на ватт
у прокладки сопротивление в лучшем случае 1 градус на ватт
итого 2.4 градуса на ватт
вы вдули в транзистор 100Вт
кристалл стал горячее радиатора на 100*2,4 = 240 градусов, а тот был ещё и комнатной температуры, итого все 260

таки что ж ви хотели от бедного транзистора?

у меня в малом эквиваленте стоят 6 MJE13009 в TO247 на радиаторе HS117-150, без всяких прокладок, с вентилятором 120мм
больше 150Вт на эквивалент не даю

во втором 14шт таких же транзисторов, и радиатор другой, там уже и наподдать можно.

А вы - 100Вт в один корпус, жуть якая

Автор: iosifk Jan 21 2017, 08:15

А я добавлю. Если делать гирлянду, то к ней можно добавить и резисторы-печки, да хоть из нихрома мотать. И тогда надо будет только добавить схему управления, самую простую аналоговую. А поскольку у резисторов можно иметь высокую температуру, то и суммарные габариты станут меньше... А надежность станет выше... Номиналы резисторов - либо 8421, либо R-2R, надо посмотреть разные варианты...

Автор: krux Jan 21 2017, 21:24

для начала надо определиться с рассеиваемой мощностью.

82 Вт выделения на один транзистор - это не промышленное решение.
надо параллелить.
а вот насколько - надо решать.

Автор: spongebob Jan 26 2017, 11:29

Почему? ХиХ говорит 0.2-0.4 гр./Вт. У меня получилось около 0.2. Похоже. Площадь вычислил не очень точно, да и с толщиной, может, не совсем угадал. Ну не на порядок же разница?! Если где ошибка в расчете - прошу указать.
Я вообще пытаюсь понять насколько адекватны подобного рода тепловые расчеты, следует ли ими пользоваться впринципе...


Итого около 1.6 гр./Вт, при мощности 96 Вт кристал стал горячее радиатора на (1.4 + 0.2) * 96 = 154 гр. При комнатной температуре радиатора, температура кристалла - 179 гр.
Это нормально. Другой вопрос а был ли радиатор комнатной температуры? Нет... он был теплее. Да и, как писали выше, дело, скорее всего в том, что выделяющееся на кристалле тепло просто не успело отвестись...

Правильно ли я понимаю, что при указанных мною величинах в первом посте (8 А и 12 В) по графикам максимальных режимов (картинки, конечно, ужасного качества) транзистор находится уже в области вторичного пробоя или даже хуже?


Вы имеете в виду переключать самодельные сопротивления из нихрома (ну или покупные) или галетником или релюхами?


Ну да... радиатор с вентилятором не нужны


По "8421" ищутся старые гибриды. Что Вы имели в виду?


Я не в серию, а для себя Но чувствую, что надежность при таком способе - низка.
В документации максимальная величина рассеиваемой мощности 125 Вт и приведен график максимальных режимов.
Как правильно воспользоваться графиком максимальных режимов?
Как я понял, для данного транзистора величины 20 А и 6 В (120 Вт) лежат в безопасной области.
Т. е., впринципе транзистор будет работоспособен, но главная проблема при этом - отвод тепла и тут уже нужен тепловой расчет (допустим, мой, приведенный выше), который покажет в какую сторону двигаться?

Автор: iosifk Jan 26 2017, 11:45

Берете график выделяемой на регуляторе (транзисторах и резисторах) мощности от тока и делите его на части. Скажем, если регулирующий элемент один и на нем рассеивается 100 Вт, то при двух - на каждом по 50 Вт, а при 3-х - по 33 Вт. И т.д. Смотрите, сколько надо взять " регулирующих элементов", чтобы без проблем их реализовать. Скажем привинтить пяток транзисторов и резисторов может оказаться проще, чем изобретать огромные радиаторы, прокладки и т.д. А мотать сопротивления или покупать готовые - зависит от номинала и желания...
При этом резисторы в гирляндах можно либо выбирать с одинаковыми номиналами, либо с разными. С первом случае, их проще купить или изготовить, а во втором случае - больше диапазон значений, которые можно задать этими резисторами. Например 4 резистора, каждый на 25 Вт (для предыдущего примера) дадут 4 градации. А резисторы на 80 Вт, 40 Вт, 20 Вт и 10 Вт дадут значительно больше комбинаций..
Переключать сопротивления должны сами транзисторы. Эти сопротивления включаются последовательно с транзисторами. Сначала открывается один. Если он входит в насыщение, а тока мало, то подключается еще одна цепь. Потом - следующая. И т.д. Все довольно незамысловато...

Берем цепочку резисторов последовательно включенных. В каждую "точку" включаем базу вспомогательного транзистора. Его коллектор - к базе своего мощного транзистора. Соотв. число вспомогательных транзисторов равно числу мощных транзисторов. К каждому эмиттеру вспомогательных транзисторов подключаем резистор, которым будет задаваться ток базы мощного...
Другие концы этих резисторов собираем в одну точку и туда подаем напряжение ОС, которым будем регулировать ток. Так вот, первый вспомогательный, который ближе к земле будет открыт, если напряжение ОС будет около земли. И остальные вспомогательные - тоже. А при повышении напряжения ОС они будут по одному закрываться. Вот и вся хитрость. Точки "закрывания" задаются делителем из цепочки резисторов. И с учетом напряжения БЭ, конечно...

Автор: koluna Feb 5 2017, 11:04

Вот еще вариант:
http://electronix.ru/redirect.php?https://itmages.ru/image/view/5438360/4502bdb5

Нихром 0.8 мм, 5 резисторов по 1 Ом, соединяй как хочешь
Каждый резистор всего 46 см, свит в спираль. Для стабильности по температуре можно кулер поставить.
Выглядит, конечно, не очень современно, да и сопротивление не очень удобно регулировать... но чтобы такое убить - надо сильно постараться

А вместо биполярного, может, лучше несколько полевых поставить? Их и крепить будет проще...

Автор: spongebob Feb 9 2017, 08:11

Спасибо всем большое за советы!
Немного доработал конструкцию, из имеющихся источников пробовал 18 В 3 А (54 Вт) - балласт работает нормально.
Ради интереса распилил сгоревший транзистор, кристалл поврежден в области эмиттера, проводник отгорел.