Cálculo básico de disipadores de calor

[Cacho]

En otras palabras, lo que te decía Ale en la primera parte es (poco más o menos):

Asumiendo una temperatura ambiente continua, o con variaciones suficientemente chicas como para ser despreciables.
1) Medís la temperatura inicial del disipador (Ti). Es esperable y deseable que sea igual a la temperatura ambiente o muy cercana.
2) Le aplicás cierta potencia P hasta que se estabilice su temperatura (todos los puntos del disipador están a la misma, o con variaciones mínimas).
3) Medís (o mejor, promediás) la temperatura final Tf.

Entonces, si con P Watt aplicados la temperatura varió (Tf-Ti)°C, entonces su resistencia térmica será esa variación dividida por la potencia.
En fórmula es [(Tf-Ti)/P]°C/W, o lo que es lo mismo, (ΔT/P)°C/W.

En tu caso, como bien te decía Ale, es 7°C/3W.
Podés hacer lo mismo con una resistencia de potencia en lugar de un transistor. Vas a correr menos riesgo de que algo salga mal

Entre lo de Ale y lo mío, por ahí queda claro. Si no, preguntá, que algo se podrá aclarar (espero).

Saludos

 

[Black Tiger1954]

Gracias alejandrow999 y Cacho, el asno <=== yo, ya entendió. Y ya terminé de diseñar un calentador de potencia regulable y controlada. Preferí usar un FET como calentador ya que es bastante fácil controlarlo (podría haber usado una R como dijiste Cacho, pero por el montaje y para que haya un buen contacto térmico, preferí usar el FET).
Si a alguien le interesa, subo el diseño.
Gracias de nuevo.

 

[bachi]

hola que les parece esto:

 

[Cacho]

hola que les parece esto

Sin más datos, es un pedazo de aluminio grandote con un montón de aletas.

Decime qué resistencia térmica tiene y qué potencia tiene que disipar, o cuál es su aplicación y ahí tiene más color.

Saludos

 

[alejandrow999]

Cacho, me olvidé agradecer el post. La verdad es que todo esto de las resistencias térmicas lo desconocía hasta que me topé con este post, así que me vino muy bien. Al principio me aturdí un poco con los sufijos, y todo eso (cuestiones de idiomas), pero la redacción es muy buena, así como el contenido.

Saludos.

 

[radicheta]

no logro ubicar todos los datos para el 7377 :S supongo que colocando este discipador estara bien es un tanto grande pero bueno mejor que sobre y no que falte! no le den bolilla a las lineaz azules

 

[Cacho]

Rjc=1,8ºC/W

No necesitás ninguno más de ahí, sólo considerá una eficiencia de más o menos el 60% y tenés la potencia máxima a disipar. Hecho eso, podés calcular lo demás.
En cuanto a tu apreciación, sí, más vale que sobre y no que falte

Saludos

 

[radicheta]

lo dibuje mal jaja las medidas iban al revez pero mirando esa pagina del fabricante de discipadores es un ZD5, y calcule como pude y me dio que la resistencia termica tiene que ser menor a 14,8% no se si hice cualquier cosa :S

 

[Cacho]

...y me dio que la resistencia termica tiene que ser menor a 14,8% no se si hice cualquier cosa

Me parece que sí...
La resistencia térmica no se mide en porcentaje, sino en ºC/W.

Si ponés qué cuenta hiciste va a ser más fácil detectar dónde está el error.

Saludos

 

[silcerino]

Una pregunta... este "tutorial" es solo para amplificadores AB? Vale para tipo B?

 

[Cacho]

este "tutorial" es solo para amplificadores AB? Vale para tipo B?

¿Cuál es la diferencia entre un amplificador AB y uno B?.
¿Eso influye en algún cálculo?.
En caso afirmativo, ¿en cuál?.

Saludos

 

[silcerino]

Cacho, Perdona, tuve que posponer lo que estaba haciendo y no pude volver a entrar, siento haberte dejado sin respuesta..! Voy ahora mismo a retomar el tema..!

Bueno, realmente no me acuerdo porque te hacía esa pregunta, no sé si era para saber si el cálculo valía o no para el TDA1554.

El caso es que estoy mirando un disipador para el TDA1554 (amplificador estéreo 2x22W) y me lía bastante el datasheet, me da la impresión de que pone los datos para el cálculo del disipador de forma distinta a otros componentes.

Según el Datasheet tengo estos datos:

- Total power dissipation 60W (¿Utilizaría 60/8?)
- Junction temperature Tj = 150ºC (yo pongo 100ºC por seguridad)
- Gráfica Power Derating (¿pendiente de 0.67 ºC/W?)

Quiero utilizar la fórmula:
Rda = ((Tj - Ta)/Pdis) - Rjc - Rcd

E inicialmente había pensado en:
Rda = ((100 - 50)/7.5) - (0.67 ºC/W) - (0.12 ºC/W) = 5.88 ºC/W

Mis preguntas a vosotros los especialistas:

¿Estoy equivocado?
¿Qué es lo que hago, calculo o supongo mal?

 

[Metalmaniaco]

Excelente el aporte!!

 

[fckland]

Un post importante sin duda alguna, la verdad te felicito cacho.
A favoritos de una!!
Saludos!

 

[gonpa]

buenas estube leyendo el post pero todos hablan de amplificadores o de integrados, estoy haciendo una fuente de alimentacion de unos 5A 24v regulable. uso un tip42 para la proteccion de cortos y dos mj2955 para aumentar la corriente, como regulador uso un lm317. quiciera que me orienten para calcular el disipador del tip42 y los mj...por que no entendi muy mucho algunas cosas. hablaban d elo amplificadores que hacien un promedio con vcc pero este no seria el caso creo. chacho me puedes orientar como encaro esto?

desde ya muchas gracias

tension de entrada al regulador lm317 29.5v salida max 24v en el simulador aprecio unos 430mA que circulan por el mismo

en los mj unos 2.28A cada uno cuando la fuente la pongo en corto en el simulador.

pero no se que corriente debo mirar del tip 42.

podrias ayudarme cacho?

 

[Cacho]

Gracias Metal y Fckland, y Gonpa: ¿De qué circuito hablás?

Saludos

 

[gonpa]

puse todos los datos y no puse el circuito je pongo una imagen....

puse todos los datos y no puse el circuito je pongo una imagen....

ese es el circuito cacho yo quiero saber como hago para calcular un disipador para los tres TR´s como no es un amplificador de audio me trabe

espero que puedas guiarme

desde ya muchas gracias

 

[Cacho]

Es más simple todavía.
Se hace igual que con el cálculo del principio, el ejemplo del 7805, pero adaptando los números a los que den en tu caso.

Planteá el peor de los casos (máxima caída y máxima corriente) y de ahí sale la potencia a disipar.
Entrás (redondeando) con 30V y la salida mínima es de (redondeando de nuevo) 1V. Caída máxima, 29V.

La corriente máxima es 0,7/0,165=4,24A (entre los dos transistores de potencia), así que la potencia a disipar es de ~123W.
En el 317 tendrás la limitación interna, fijate el gráfico de caída de tensión vs. corriente de salida para ver dónde está el punto más fiero y de ahí sale la potencia a disipar.
El caso del TIP que controla el cortocircuito es un poco distinto y no va a manejar potencia, así que no va calentar mucho que digamos. De todas formas, ponelo en el mismo disipador que los de potencia para que siga las temperaturas de los de salida.

Dato: Para calcular el asunto con los de potencia, o dividís la total a disipar por dos (te da algo de 62W) y calculás con un solo transistor o usás los 123W y la mitad de resistencia térmica en los transistores.

Dale a la calculadora nomás

Saludos

 

[gonpa]

muchas gracias! buenisimo ahora mismo me pongo a aprender esto.....contare los resultados

Desarrollo:
Potencia a disipar por el LM317:
De la grafica (vi-vo) vs Io que el punto mas “fiero” es a los 150°c hice bien?
Bueno sacamos la corriente seria en el eje de Io unos 1.5A y la tensión unos 15V
Potencia a disipar=1.5*15
Pdisp= 22.5W

Datos:
Rthj-case = 5°C/W
Rthj-amb = 60°C/W
Tamb = 25°C
Top = -55°C a 150°C
Tj = Rthj-amb*Pdisp + Tamb
Tj = 1375°C Esta bien todo esto?
Vemos que es mucho mayor a los 150°C que permite el LM317 para su funcionamiento. Ahora
Rda < (Tj - Tamb)/Pdis – Rjc
Rda < (1375°C-= 25°C)/22.5W - 5°C/W
Rda < 55°C/W

pero hay una duda… mi LM317 no trabaja en estas condiciones ya que están los dos transistores de potencia cierto?
Como o en que me tengo que fijar para calcular la potencia a disipar del LM en mi caso?
Por que este mismo estará ayudado por los transistores de potencia no?
Bueno esa es una duda ahora seguimos con el calculo para los dos transistores. Potencia a disipar por los transistores de potencia:
Caída de tensión = 29V
La corriente máxima es:
I = U/R
I = 0,7/0,165
I = 4,24A
Pdisp = 29V*4,24A
Pdisp = 123W
Pdisp1T = 62W es la potencia de un solo transistor
Observando el power derating
Que a nuestros 62W el transistor trabajara a unos 100°C interprete bien?
Tamb = 25°C
Rjc=1,52ºC/W
Tj=200ºC
Rmica=2ºC/W
Rda < (100ºC-25ºC)/62W - 1,52ºC/W – 2ºC/W
Rda <(da negativo) que hice mal? Que parámetros debería considerar?Rda <(-1.8) ¿un disipador pequeño???Cacho que es lo que esta mal aquí? Tiene algo que ver con la potencia disipada por cada TR,s? Espuro tu ayuda gracias

 

[nitai]

Hola cacho; necesito preguntarte por un calculo de disipador que me tiene un poco confundido:
Diseñe una etapa de salida de 250 W(rms) sobre una carga de 4 ohms, y una tensión de la fuente de alimentación de +-50 voltios, en la cual voy a usar 4 transistores en la etapa, (2) MJL3281 y (2) MJL1302.
La peor condición es para una carga resistiva/inductiva con un desfasaje
tensión/corriente de 45º, entonces Ppdis= (V/2).Imax =(50/2)(volt).12.5(amp)=312,5W,
con Imax = V/RL = 50(volt)/4(ohm) = 12,5(amp).
La potencia disipada en forma constante es => Pdis=Ppdis/6=312,5/6=52,084(W).
Entonces los datos serian:
Ppdis =312,5 (W)
RL = 4 (ohm)
V = 50(volt)
Imax = 12.5(Amp)
Pdis = 52(W)
Ta = 50 ºC----- temperatura ambiente.
Rmica = 0,8 (ºC/W)
Rjc = 0,7 (ºC/W)---------- del dataste del MJL3281
Tj = 150 (ºC)-------------- del dataste del MJL3281
Tjmax = 128 (ºC)--------- del dataste del MJL3281
Como la hoja de datos no da la curva del Derating Power, la dibuje con el dato que si da, que es el valor numérico del mismo => Power Derating = 1,43 (W/ºC).
La curva es como sigue :

Entonces puedo perder (200W-52W)=148W, esto es lo que puedo perder.
Con el valor del Power Derating de 1,43(W/ºC) y regla de tres hago el calculo:
1,43W-------------1ºC
148W------------- X ; donde X=(148ºC.1ºC)/1,43(W)=103,49(ºC).
De ahí que la temperatura máxima a la que puede llegar la juntura de cada transistor es:
Tjmax = 25+103 = 128 ºC.
El cálculo de la potencia disipada por la corriente de BIAS es:
Con Ireposo=40mA y asumiendo una caída de 1 voltios menos en la tensión de la fuente de alimentación Vreposo=49volt , entonces la potencia disipada por la corriente de realimentación es: P=Ireposo.Vreposo = 49volt.40mA=1,96W.
Sumada a la anterior el total es =>Pdis=52,084W+1,96W=54W.
La resistencia térmica del disipador que necesito es:

Rda <[(Tjmax-Tamb)/Pdis] - (Rjc/2) - Rmica
Rda <[(128ºC-50ºC)/54W] – (0,7/2) – 0,8(ºC/W) = 0,2944(ºC/W).
Como me es difícil encontrar un disipador tan chico voy a usar un disipador de Rda=0,6(ºC/W) que es el disipador ZD18, con la adición de un ventilador o cooler.
La adición de un ventilador hace que la resistencia térmica del disipador sea menor y esto se obtiene matemáticamente con la multiplicación de un factor correctivo (Fc)que depende de las características del ventilador utilizado.
En mi caso voy a usar un ventilador de 30 litros/segundo el cual tiene un factor correctivo de Fc = 0,45.
La resistencia termica del perfil ZD18 de 75mm es Rzd = 0,6(ºC/W).
Entonces la resistencia termica disipador mas ventilador es : Rtda = Rzd.Fc
Rtda = 0,6 (ºC/W).0,45 = 0,27 (ºC/W) que es menor que la Rda = 0,2944(ºC/W) necesitadas.
Bueno si tenes un tiempito le pegas una mirada.
Muchas gracias saludos.

Perdón la curva esta en el archivo Dibujo.rar.



Perdon donde dice "un disipador tan chico" deberia decir "un disipador tan grande".