Тепловой расчет для КТ827А Опции

[spongebob]

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...

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 kt827.pdf ( 132.33 килобайт ) Кол-во скачиваний: 27
 Nomacon.pdf ( 180.41 килобайт ) Кол-во скачиваний: 22
 heaters.pdf ( 909.74 килобайт ) Кол-во скачиваний: 27

 

[HardEgor]

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

[spongebob]

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

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

Сообщение отредактировал spongebob - Jan 18 2017, 08:19

[spongebob]

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

[HardEgor]

Меня интересуют типовые имеющиеся решения: как можно делать, как не желательно делать, как категорически нельзя делать... Разрешено ли оставлять радиатор, торчащий наружу под потенциалом?

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.

[novikovfb]

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.

[spongebob]

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?

[quarter]

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.

[spongebob]

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.

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

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.

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

[novikovfb]

Как сравнить-то? Опять - нет характеристик... если только экспериментально...

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.

[HardEgor]

Как сравнить-то? Опять - нет характеристик... если только экспериментально...

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.

[Tanya]

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.

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.

[Ydaloj]

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

[iosifk]

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.

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...

[krux]

для начала надо определиться с рассеиваемой мощностью.

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