TO-92 не нагрівається досить

Я управляю вентилятором постійного струму за допомогою AVR MCU і мені цікаво теплових характеристик транзистора 2N3904 NPN, над яким підключений вентилятор.

Читаючи таблицю даних транзистора , я знаходжу такі значення:

R_{θ J - A} = 200^{\circ} C/W

$R_{\theta J-A} = 200\text{ }^{\circ}\text{C/W}$

R_{θ J - C} = 83.3^{\circ} C/W

$R_{\theta J-C} = 83.3\text{ }^{\circ}\text{C/W}$

Я б очікував, що тепловий опір між навколишнім середовищем і корпусом буде таким:

R_{θ C - A} = R_{θ J - A} - R_{θ J - C} = 116.7^{\circ} C/W

$R_{\theta C-A} = R_{\theta J-A} - R_{\theta J-C} = 116.7\text{ }^{\circ}\text{C/W}$

Тобто, я б очікував, що випадок зросте на над температурою навколишнього середовища за кожен ват потужності, що подається через транзистор. $116.7\text{ }^{\circ}\text{C/W}$

Тепер, читаючи напругу через клеми вентилятора за допомогою мого мультиметра, а також струм, який вентилятор з'їдає:

V = 11.45 V

$V = 11.45\text{ V}$

A = 73 mA

$A = 73\text{ mA}$

Тепер я обчислюю температуру корпусу, якого слід очікувати:

P = V \times A = 0.83 W

$P = V \times A = 0.83\text{ W}$

T_{C} = T_{A} + P \times R_{θ C - A} = 18 + 0.83 \times 116.7 = 114.86^{\circ} C

$T_C = T_A + P \times R_{\theta C-A} = 18 + 0.83 \times 116.7 = 114.86\text{ }^{\circ}\text{C}$

Після того, як вентилятор працює протягом 5+ хвилин, я продовжую торкатися транзистора і не спрацьовую жалібно. Температура корпусу, можливо, трохи вище навколишнього, але недостатньо тепла, щоб я відчував будь-яке гаряче відчуття в пальцях.

Десь уздовж лінії я зробив величезну помилку в розумінні теплового дизайну. Що я роблю неправильно?

transistors thermal power-dissipation

— Микола Малешевич
джерело

Гарна робота, що формує цілісне запитання та показує вашу роботу.

— Метт Янг

^ + 1, але я не розумію ваших міркувань щодо термічного опору «від випадку до навколишнього середовища». Потужність розсіюється на стику, і ви вимірюєте на випадок, тому вам слід використовувати значення R_j-c у своєму розрахунку. Корпус нагрівається до 83,3 C на Ватт, розсіяний у стику.

— вофа

Хоча це не пов’язано з вашим питанням, схема FYI проводки показує, що відсутні відсутні вимоги до надійної роботи ATmega, наприклад, відсутнє до контакту 20 (навіть коли АЦП не використовується), відсутнє з'єднання Gnd до контакту 22 ( слід використовувати обидва з'єднання Gnd), відсутній конденсатор роз'єднання, близький до MCU і т. д. Всі ці відсутні деталі можуть спричинити ненадійну роботу залежно від інших факторів, наприклад, вимоги GPIO для зовнішніх мийок / джерела, шум на вхідній шині електроживлення тощо тощо Прочитайте таблиці даних MCU та досліджену таблицю "Arduino" для отримання додаткової інформації.

A V_{C C}

$\small AV_{CC}$

— СамГібсон

@vofa R_j-c дав би мені різницю в температурі між стиком і корпусом. Хоча це корисно, це не те, що я можу виміряти пальцем. Те, що я роблю, намагається передбачити різницю між корпусом і навколишнім середовищем, і це відповідає реальному світу при правильному обчисленні потужності, що використовується транзистором.

— Микола Малешевич

@SamGibson Наведена вище цифра дуже спрощена. Я фактично використовую ATmega32 з парою датчиків температури, парою вентиляторів, послідовним зв’язком тощо. Але все це спричинило б шум у цьому питанні. У мене вже є кришки роз'єднання, а також аналогове відміна шуму. Дякую за коментар, хоча.

— Микола Малешевич

0,83 Вт - потужність, що надходить у вентилятор, а не в транзистор.

Потужність, що розсіюється транзистором, є по суті однаковою величиною струму, але помножена на напругу від C до E, яка, ймовірно, лише на порядку 200-300 мВ при насиченні. Це призвело б до розсіювання транзистора на кшталт 15-20 мВт, що призведе до підвищення температури у випадку, щонайменше, лише на кілька градусів.

— Дейв Твід
джерело

Це має сенс, дякую. Я виміряв падіння напруги 170 мВ між колектором та випромінювачем, що дало 1,45 градусів Цельсія підвищення температури, що відповідає відчуттю на моїх пальцях. Чудовий! Чи звучить решта моїх міркувань?

— Микола Малешевич

Ну, до певного моменту. Так, правильно додавати і віднімати теплові опори таким чином. Однак майте на увазі, що на значення опору "від випадку до навколишнього середовища" сильно впливають такі речі, як дотик до корпусу пальцем або навіть, наскільки ви дихаєте ним, тому намагаєтесь передбачити певне підвищення температури. за умови різного роду помилок.

— Трейд Дейва