|
Простой расчёт потерь на нагрев транзистора
| |
| kotrad78 | Дата: Суббота, 2025-Мар-15, 18:02 | Сообщение # 1 |
 мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1001
Статус: Offline
| При построении передатчиков, модуляторов, блоков питания, усилителей мощности приходится выбирать транзисторы. Критерий выбора максимально прост:
- чтобы меньше всего грелся
- дешевле всего стоил
Существует сайт: https://www.heatsinkcalculator.com/mosfet-power-loss-calculator.html на котором можно вбить ключевые характеристики транзистора и сразу увидеть, насколько он будет эффективен для той или иной задачи. На случай, если сайт прекратит работу, была создана автономная программа для этих расчётов, прикрепляю её.
Рассмотрим пример работы программы.
Например, мы строим мостовой передатчик и планируем от него получить, например 750Вт полезной мощности. По опыту мостовых знаем, что его КПД порядка 70%, поэтому потребляемую мощность передатчика возьмём за 1000Вт. По опыту мостовых, так же знаем, что его сопротивление около 30 Ом. Поэтому, для того, чтобы получить 750Вт, нужно подать напряжение 150В, а потребляемый ток выйдет около 6.6А. Эти значения и ставим в программу.
Затем, берём даташит на выбранный транзистор и вбиваем его ключевые параметры. Обратите внимание, что заряд затвора нужно брать общий (total gate charge). Напряжение затвора нужно брать такое, какое указано напротив заряда затвора.
1. 80-й карбид.
Греться этот мосфет будет до 67Вт. Это очень много для ТО-247 корпуса. Охладить такое тепловыделение можно будет только водяным охлаждением, и то, не факт, что оно будет эффективно. При этом, не забываем, что в мостовом передатчике у нас будет 4 таких транзистора. То есть, данный транзистор явно не подходит для такой мощности.
2. 160-й карбид.
Выделение тепла уже меньше, 44Вт. Такое тепло можно отвести, если посадить транзисторы на медный радиатор и сильно обдувать вентилятором.
3. 60-й карбид, на напряжение С-И 650В (предыдущие были на 1200В)
Выделение тепла 30Вт. Такое тепло можно эффективно охлаждать медным радиатором с обычным кулером. Или алюминиевым радиатором с сильнодующим кулером.
Как видите, миниальное сопротивление перехода вовсе не означает, что транзистор будет меньше греться. На общее выделение тепла влияет множество факторов.
Подбирать транзисторы можно на сайте LCSC
1. кремниевые мосфеты: https://www.lcsc.com/products/MOSFETs_381.html
2. карбид кремниевы мосфеты: https://www.lcsc.com/product....59.html
Ставите галочку "in Stock" и сайт покажет, какие транзисторы есть в наличие.
Заказать транзисторы с этого сайта можно через двух продавцов на Али, оба проверенные и доставляют детали во все наши страны:
1. Берёт себе накрутку до 30-40% и редко соглашается продавать по-штучно, обычно оптом: https://aliexpress.ru/store/2383059
2. Берёт себе накрутку до 20-25% и может продавать поштучно https://aliexpress.ru/store/1103009080
Для низкочастотных устройств (блоки питания, модуляторы) эффективно по цене/нагрев применять кремниевые мосфеты. Для мегагерцовых частот (передатчики, УМ) эффективно по цене/нагрев ставить карбид-кремниевые мосфеты.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Суббота, 2025-Мар-29, 14:24 | Сообщение # 2 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1001
Статус: Offline
| Интересная информация для "техноманьяков" (тем, кто не боится модернизировать сами радиодетали).
1. Вот "базовый", 160мОм карбид, который я везде применяю SUPSiC GC2M0160120D https://www.lcsc.com/product....48.html
В удобном для монтажа корпусе ТО-247, цена 3.37$ за штуку.
С помощью программы высчитал, как сильно этот транзистор будет греться в мостовом передатчике на частоте 3.3МГц при питании 100В. Результат - около 15.9Вт
2. И сегодня нашёл такой вот карбид. Sichainsemi SG1M160120J https://www.lcsc.com/product....12.html
Цена всего 2.5$ за штуку.
Смотрим его нагрев при тех же условиях. Результат - около 12.7Вт
И нагрев, если опустим напряжение на затворе до 12В. Заряд затвора стал меньше (драйверу будет легче), нагрев по затвору уменьшился, но и выросло немного время нарастания и спада, поэтому общий нагрев увеличился примерно до 13.5Вт.
И теперь главное. Транзистор вот в таком корпусе:
Левая ножка - затвор
Все остальные ножки - исток
Подложка(фланец) - сток
Думаю, можно будет взять медную пластину, 2мм толщиной, 2см шириной и 25см длиной, типа такой: 2х20х250 https://aliexpress.ru/item/1005006717343790.html
1. Откусываем 3см кусок.
2. Просверливаем по центру 3мм отверстие.
3. На шлифовальном камне тщательно шлифуем пластинку с двух сторон, чтобы она стала максимально ровной. То есть, чтобы убрать потенциальный изгиб, вызванный откусыванием и сверлением.
4. С помощью электролиза покрываем пластинку серебром, чтобы не окислялась. (можно не делать, на несколько лет хватит)
5. Залуживаем подложку транзистора легкоплавким припоем.
6. Наносим на медную пластинку не корозийный флюс, кладём транзистор и греем утюгом или паяльным феном. Транзистор припаивается.
Таким образом мы сделали карбиду выносной фланец. Его уже можно будет через керамические, оксид-алюминиевые прокладки крепить к радиаторам. Такого охлаждения хватит, чтобы получить 250-300Вт с мостового передатчика.
Либо, можно вообще обойтись без всего этого и просто запаять мосфет на плату с большим кол-вом тепловых, переходных, металлизированных отверстий. Такое решение позволит сделать мостовой передатчик средней мощности около 60Вт. Транзистор будет греться около 3Вт, такое тепло плата сможет отвести без дополнительного радиатора.
В общем, весьма заманчивый транзистор. Если азиатский производитель не обманул с параметрами в даташите, выйдет отличный карбид.
|
| |
| |
| sobiratel2023 | Дата: Суббота, 2025-Мар-29, 16:27 | Сообщение # 3 |
 любопытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 59
Статус: Offline
| Мысль понятна,вопрос только в одном,на сколько должен быть легкоплавким припой?
На сколько помню,сплавы Вуда,Розе и дАрсе имеют температуру плавления ниже 100 гр С.А если транзистор нагреется до температуры плавления припоя?
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Суббота, 2025-Мар-29, 17:59 | Сообщение # 4 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1001
Статус: Offline
| Цитата sobiratel2023 (  ) на сколько должен быть легкоплавким припой?
Если кратко, температура припоя должна быть такой, чтобы не повредить кристалл транзистора
Живучесть транзистора гарантруется, если его нагреть до 260 градусов не более 10сек. Таким образом, любым припоем с температурой 140-180 градусов будет безопасно припаять. Ещё более низкую температуру не нужно, т.к., как вы правильно заметили, чтобы транзистор не разогревал припой при своей работе.
|
| |
| |
| sobiratel2023 | Дата: Воскресенье, 2025-Мар-30, 12:45 | Сообщение # 5 |
|
любопытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 59
Статус: Offline
| Огда только ПОС-61,если память не изменяет,у него около 180 С температура плавления.
|
| |
| |
| serzhfokus | Дата: Среда, 2025-Июн-11, 16:28 | Сообщение # 6 |
 любопытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 70
Статус: Offline
| А какое максимальное значение выделяемого тепла корпусом ТО-220 при монтаже через оксидалюминий+термопаста к алюминиевому радиатору с достаточной площадью и вентилятором и тот же вопрос по корпусу TO-247?
|
| |
| |
| sobiratel2023 | Дата: Четверг, 2025-Июн-12, 08:38 | Сообщение # 7 |
|
любопытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 59
Статус: Offline
| А тут мног переменных.Все будет зависеть от качества(соответственно теплопроводности) изоляционной прокладки и термопасты,ведь они могут отличаться в разы,а иногда и на порядок.Плюс зачерненный будет радиатор или нет,в первом случае это около 10-15% в плюс теплопроводности.
Сообщение отредактировал sobiratel2023 - Четверг, 2025-Июн-12, 08:41 |
| |
| |
|
