Разработка термической модели

October 29, 2011 by admin Комментировать »

Термический системный анализ — это, фактически, вариант закона Ома. Существуют элементы эквивалентных цепей, которые непосредственно соответствуют элементам внутри электрической области (табл. А.1).

Таблица А.1. Аналогичные элементы термической и электрической областей

Электрический элемент

Термический эквивалент

Источник напряжения

Источник тепла

Сопротивление

Тепловое сопротивление

Напряжение узла

Температура элемента

Токовая петля

Термальный цикл

Заземление цепи

Температура окружающей среды

Эти элементы всегда образуют контур с источником питания, обеспечивающим движущую силу для всей модели. Каждый элемент и узел цепи соответствует физической структуре или поверхности внутри реального физического проекта. Источник питания соответствует тепловыделяющему элементу внутри цепи, создающему вычислимую или измеримую мощность. Типичными тепловыделяющими элементами внутри источника питания являются мощные полупроводники. Мощность может быть измерена графическим способом путем перемножения напряжения на контактах и силы тока, снятых с осциллографа, и нормализации полученной энергии на 1/2 (мощность = энергия/2), или же путем прямого измерения напряжения и тока с использованием цифрового вольтметра, если речь идет о приложении постоянного тока. Полученный результат выражается в ваттах.

Тепловое сопротивление можно представить двумя физическими ситуациями. Первая — это сопротивление потоку тепла, протекающему по границе поверхности (например, мощного транзистора, закрепленного на поверхности радиатора). Вторая ситуация заключается в степени распространения тепла в некотором теле от поверхности нагрева к поверхности излучения. Обе эти физических ситуации просто представить с помощью одного термического элемента: терморезистора, который обозначается греческой буквой "тета" (6). Единицей измерения теплового сопротивления является отношение °С/Вт, которое представляет разницу температур на границе с определенным рассеянием мощности. Рассмотрим некоторые виды теплового сопротивления, связанные с полупроводниками.

Сборки мощных полупроводников (рис. А.1):

•                -Явм — тепловое сопротивление между р-п-переходом и воздухом;

•                -fiejc — тепловое сопротивление между р-п-переходом и корпусом;

. Recs — тепловое сопротивление между корпусом и радиатором;

•                ResA — тепловое сопротивление между радиатором и воздухом.

Диоды:

•                Лол. — тепловое сопротивление между р-п-переходом и выводом;

•                Л0ьа — тепловое сопротивление между выводом и воздухом.

Рис. А.1. Построение термической модели для сборок мощных полупроводников

Все параметры, имеющие отношение к корпусу полупроводников, публикуются их производителями. Параметр "радиатор-воздух" публикуется производителями радиаторов. В случае использования радиатора собственного изготовления, легко измерить необходимые сопротивления по любой модели.

Каждая термическая модель в качестве "земли" использует температуру окружающего воздуха, если только теплоотводящей средой не является вода или хладагент; в этом случае используется температура этой среды. Это очень важно, поскольку устройство, выделяющее тепло, не может быть холоднее самой холодной окружающей среды, а тепло движется от теплого тела к холодному.

Узлами в данной модели являются соответствующие поверхности тел на пути потока тепла. Это могут быть корпуса транзисторов, поверхности радиаторов, кристаллы полупроводников и т. п. Вычисленные температуры этих поверхностей фактически могут быть измерены с использованием температурного зонда. Если рассеяние мощности неизвестно, но известны все тепловые сопротивления, то можно выполнить обратную экстраполяцию внутри модели и определить мощность, рассеянную внутри кристалла, путем простого измерения разницы температур на одной из температурных границ.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты