Autor Tema: Disipador y cómo interpretar sus datos técnicos  (Leído 4684 veces)

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Desconectado JCAK

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Disipador y cómo interpretar sus datos técnicos
« en: 04 de Octubre de 2009, 03:32:07 »
Hola a todos una y mil veces mas ...

¿Alguien tiene un resumen de cómo interpretar los datos técnicos de un disipador?

Yo tengo el siguiente disipador

Modelo ZD9 - http://www.disipadores.com/regulares.htm

Base/Ancho(mm): 57,00
Altura(mm): 23,00
Largo(mm): 100
Espesor núcleo central (mm): 27,00
Superficie(mm²): 343,00
Resistencia Térmica (para 75mm): 3,80º
Peso por Metro: 0,723

Ok, leo esto y no me dice nada ... no lo entiendo. Alguien me puede ayudar ?

Gracias
Julio - Argentina

Desconectado jim_17

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Re: Disipador y cómo interpretar sus datos técnicos
« Respuesta #1 en: 04 de Octubre de 2009, 12:00:03 »
La característica más importante del disipador es la Resistencia Térmica, que viene expresada en ºC/W, lo demás son datos relevantes como las dimensiones.

Los integrados normalmente están hechos de semiconductores, entonces estos semiconductores se queman por una temperatura excesiva en su unión, que destruye las propiedades del silicio. Para poder calcular un disipador debemos tener en cuenta las siguientes cosas:

1º Potencia que va a disipar el integrado. (P=V*I)

2º Temperatura de la unión. (Tj, Top en algunos datasheets, yo le llamaré Tj)

3º Temperatura ambiente de trabajo.(Ta) (Si esta en el exterior 25ºC, dentro de la caja de una fuente de alimentación pues cogeríamos 35-40º)

4º Resistencia térmica entre unión-encapsulado. (Rth,JC)

5º Resistencia térmica entre encapsulado-radiador. (Rth,CH)

6º Resistencia térmica entre radiador-ambiente. (Rth,HA)

7º Resistencia térmica total (Rth,JA= Rth,JC+Rth,CH+Rth,HA)

Si no tenemos ningún disipador, deberemos eliminar Rth,HA (resistencia térmica entre disipador y ambiente) y buscar el valor de Rth,CA (resistencia térmica entre encapsulado y ambiente)

Para hacer el cálculo de Radiadores se utiliza la "LEY de OHM TÉRMICA"  dónde la POTENCIA representaría la intensidad, la variación de TEMPERATURA entre unión y ambiente representaría la diferencia de voltaje y las RESISTENCIAS TÉRMICAS representarían las resistencias.



Supongamos que tenemos un circuito con un 7805. Primero buscamos su hoja de características.

La ecuación de la ley de ohm térmica es:

P= \frac{\triangle T}{Rth,ja} = \frac{Tj-Ta}{Rth,jc+Rth,ch+Rth,ha}

Primero, antes de calcular el disipador, debemos comprobar si el propio integrado aguantará la potencia que le estamos aplicando y podrá disipar ese calor.

Tj = Ta+ Rth,ja \cdot P

Supongamos que queremos regular una tensión de 12V, a 5V y una corriente máxima de 1A.

P = \triangle V \cdot I = (12-5)V \cdot 1A = 7W

La temperatura máxima de la unión de un 7805 es de 125ºC-150ºC (Dependiendo del fabricante). Ahora comprobamos que con 7W, no superemos la temperatura máxima de la unión.

Buscamos los datos que anteriormente expuse.

1º P = 7W.

2º Tj (es lo que vamos a buscar).

3º Ta = 25ºC (suponemos que tenemos el integrado en el exterior).

4º En la hoja de características del integrado podemos observar 2 cosas Rth,jc = 5ºC/w y Rth,ja = 65ºC/W. Nuestro objetivo siempre es saber la resistencia térmica que hay entre la unión y el ambiente. Como en la hoja de características ya nos dice cuánto vale esta resistencia térmica, no hace falta que busquemos cuanto vale Rth,jc y Rth,ca, ya que Rth,ja = Rth,jc+Rth,ca.

Cómo ya tenemos todos los datos procedemos a calcular si sobrepasamos la Temperatura máxima de la unión, para saber si tenemos que poner un disipador o no.

Tj = Ta+ Rth,ja \cdot P = 25 C + 65 C/W \cdot 7W = 480 C

En la unión tendríamos 480ºC y destruiríamos el integrado, por lo tanto nos hace falta un disipador.

1º P = 7W.

2º Tj = Tjmax = 125ºC

3º Ta = 25ºC (suponemos que tenemos el integrado en el exterior).

4º Ahora ya no nos sirve coger Rth,ja ya que esta resistencia térmica es la resistencia térmica que nos da el fabricante entre la unión y el ambiente cuando no hay disipador. Para calcular la Rth,ja con disipador tenemos que hacer la suma de Rth,jc+Rth,ch+Rth,ha

5º Rth,jc = 5ºC/W (Lo encontramos en la hoja de características)

6º Al buscar Rth,ch en la hoja de características no encontramos nada, entonces lo que hace falta es saber exactamente que significa Rth,ch "RESISTENCIA TÉRMICA ENTRE ENCAPSULADO Y DISIPADOR", nos ponemos a pensar y deducimos que esta característica debe ser común en todas las capsulas TO-220 (ya sea un transistor, un regulador, está característica es común entre ellos).

Efectivamente hemos acertado, buscando Rth,ch para un TO-220 encontramos lo siguiente:

Rth,ch para TO-220:

contacto directo sin mica: 0,8 ºC/W
contacto directo con mica: 1.4 ºC/W
contacto directo con silicona (sin mica): 0,5 ºC/W
contacto directo con silicona y mica: 1,2 ºC

Aclaración: La mica es un elemento para separar el contacto eléctrico del integrado y el disipador.

Cojemos Rth,ch con mica y sin silicona así hacemos una dimensión un poco mas grande del disipador y nos aseguramos que funcione bien.

7º Rth,ha (Resistencia térmica entre disipador y ambiente, es lo que tenemos que buscar)


P= \frac{\triangle T}{Rth,ja} = \frac{Tj-Ta}{Rth,jc+Rth,ch+Rth,ha}


Rth,ha = \frac{\triangle T}{P} - Rth,jc - Rth,ch = \frac{125 C-25 C}{7W} - (5+1.4) C/W = 7.88C/W

Rth,ha = 7.88 ºC/W

Con este resultado sabemos que nuestro disipador tendrá que tener una resistencia térmica menor de 7.88ºC/W
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Desconectado Suky

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Re: Disipador y cómo interpretar sus datos técnicos
« Respuesta #2 en: 04 de Octubre de 2009, 12:56:19 »
Excelente jim_17! Muy completo, creo que hace no hay mas que agregarle.


Saludos!
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Re: Disipador y cómo interpretar sus datos técnicos
« Respuesta #3 en: 04 de Octubre de 2009, 14:52:21 »
Gran aporte jim_17,  otra cosa aprendida :)



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Desconectado jim_17

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Re: Disipador y cómo interpretar sus datos técnicos
« Respuesta #4 en: 04 de Octubre de 2009, 19:43:38 »
A medida que voy aprendiendo cosas intento exponerlas si surge la ocasión. Si hay alguna duda o algo... pues nadamás teneis que preguntar ya que lo que más jode cuando estas empezando en algo... es ver siglas, siglas y nombres en inglés ... al final no te enteras de nada.

Hace falta aclarar que si ponemos el disipador que he calculado anteriormente nos la estamos jugando, ya que estamos iendo al límite del integrado... así que cualquier paso en falso (sobretensión, más consumo del deseado) y R.I.P, ya le podemos decir adiós al integrado. Así que por eso siempre es conveniente aplicarle un coeficiente de seguridad al Tjmax y cojer una temperatura ambiente un pelin más grande de lo normal. Ej: Tjmax * 0.75 , y Ta = 35-40 ºC.

Con estos cambios nos aseguramos un diseño robusto ante acontecimientos inesperados.


Salu2.
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Re: Disipador y cómo interpretar sus datos técnicos
« Respuesta #5 en: 05 de Octubre de 2009, 03:42:23 »
Muy bien explicado, si señor!


Un saludo desde Alicante.

Desconectado JCAK

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Re: Disipador y cómo interpretar sus datos técnicos
« Respuesta #6 en: 05 de Octubre de 2009, 15:12:02 »
Hola Jim ... MUCHAS GRACIAS por responder a mi pregunta y por todo el trabajo que te tomaste.
Hice las cuentas y tengo algunas preguntas por hacerte.

1)
¿Qué pasa si me da un valor negativo, por ejemplo si yo pongo que el coeficiente de seguridad de 0.75 tengo como resultado una resistencia térmica inferior a 0, en mi caso podria decir que paso de 1.33ºC/W a -0.49ºC/W

2)
Otra pregunta que tengo es con respecto a disipar más de un transistor sobre el mismo disipador.
Leyendo en otros lados encontré que la formula es similar a cuando se ponen resistencias en paralelo, RdeCadaTransistor/NumDeTransistores
Pero concretamente me interesa lo que vos digas, porque en ese caso paso de 1.33ºC/W por cada transistor a 1.97ºC/W si pongo 8 sobre un mismo disipador.

3) Sigo sin entender cómo interpretar los datos del disipador, me refiero a que el frabricante dice "X ºC/W para 75mm" ¿a que se refiere?
Supongamos que cumplo en seleccionar uno con el coeficiente térmico correcto, pero qué medida deberia ser ?????

Espero no ser muy preguntón, pero aprovecho tus conocimientos y de paso veo que a otros también les resulta util la info, así que te estaremos todos agradecidos.


Abrazo y muchas gracias

Julio
« Última modificación: 05 de Octubre de 2009, 15:15:13 por JCAK »
Julio - Argentina

Desconectado jim_17

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Re: Disipador y cómo interpretar sus datos técnicos
« Respuesta #7 en: 05 de Octubre de 2009, 16:44:36 »
Hola JCAK,

1) Piensa que todo depende de la manera de interpretar los datos. Si te sale un coeficiente de -0.49ºC/W, nos está indicando que tenemos una resistencia térmica negativa una cosa rara no ?

La resistencia térmica no tiene que dar negativa... si da negativa es que estamos aplicando un coeficiente de seguridad muy elevado. Negativo querría decir que le estamos aplicando una fuente de frío al disipador (es decir aumentamos la diferencia entre Tj-Ta) o algo raro... no se... (Pon los cálculos y vemos).

2) Para la segunda pregunta te remito a la siguiente página donde viene muy bien explicado todo el proceso.
http://www.terra.es/personal2/equipos2/disipadores.htm
Simplemente tienes que montar el esquema Térmico (siendo V = Tj-Ta, R=resistencias térmicas).

3) Sinceramente la tercera pregunta no te la puedo aclarar bien, normalmente cuando buscas un disipador buscas qué resistencia térmica tiene y listo, pero me tiene confundido, a ver si puedes contactar con las personas de la página web que mencionas al principio del post y te lo aclaran.


Salu2.

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Desconectado JCAK

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Re: Disipador y cómo interpretar sus datos técnicos
« Respuesta #8 en: 06 de Octubre de 2009, 16:04:44 »
Hola Jim_17

Te adjunto la planilla de calculos con los valores que tengo cargados.
Yo revise con las formulas que me pasaste y con otras que encontré, basicamente es lo mismo porque como bien decis se trata de la ley de ohm térmica, y hay una sola.

Factor de ajuste en 1, con lo cual no me estaría reservando ningún margen. Si probas con algun valor 0.75 como vos mencionas, chau calculo y se va debajo de 0.

Seguiré leyendo, pero en lo que me puedas ayudar estaré agradecido.

saludos

Julio
Julio - Argentina

Desconectado JCAK

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Re: Disipador y cómo interpretar sus datos técnicos
« Respuesta #9 en: 15 de Octubre de 2009, 00:22:43 »

CALCULADORA PARA DISPADORES
Les dejo una calculadora y algunos datos de consideración. Lo hice para mi pero lo comparto con ustedes, creo que puede servirles y ahorrarles tiempo.

Propongo que si alguien quiere mejorarla, siga este hilo y agregue nuevas versiones.

Saludos a todos los colegas del foro ....

Grande Todo Pic  :-/
Julio - Argentina

Desconectado Chenao

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Re: Disipador y cómo interpretar sus datos técnicos
« Respuesta #10 en: 19 de Octubre de 2009, 13:40:59 »
Saludos

Yo en particular tengo muy poco conocimento acerca de los disipadores, pero una vez interpretando la hoja de datos de un disipador con un profesor de la escuela de tecnología eléctrica acá en Pereira, me enseño que hay que tener en cuenta el TORQUE (Momentum en física) con que se apreta el disipador la verdad no le entendí mucho, pero lo que me parecio interezante era el hecho de que este parámetro se hacia importante si la cooriente era alta (creo que a partir de 20 A) y influia en forma sustancial en funcionamiento del disipador. Hago este comentario de forma constructiva, nunca he tenido la oportunidad de realizar un montaje de tanta potencia (aunque ganas no me faltan) si alguien lo ha hecho que vacano que nos comentará si este parámetro físico influye o no influye.   
Un saludo desde Pereira - Colombia

Desconectado Suky

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Re: Disipador y cómo interpretar sus datos técnicos
« Respuesta #11 en: 19 de Octubre de 2009, 13:53:39 »
Eso se refiere a la resistencia de contacto entre materiales. Lo ideal es que dispositivo y disipador formen una sola pieza. Si miramos "microscopicamente" la superficie de los materiales vamos a ver que son irregulares y que al apoyarlas quedan espacios vacíos, no hay 100% de contacto entre materiales lo que produce una reducción en la transferencia de calor. Por ello se agregan adicionales (Grasa) para reducir esta resistencia de contacto.

Saludos!
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Desconectado Chenao

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Re: Disipador y cómo interpretar sus datos técnicos
« Respuesta #12 en: 20 de Octubre de 2009, 11:24:32 »
Saludos Suky

mmmm. Suky a lo que me referia era al numero exacto de vueltas que hay que darle a destornillador para que aprete, es decir, el momentum que se debe hacer con el disipador, y lo de la resistencia de contacto exelente, no hay un metodo adicional al de las grasas para eliminar el vacio entre las pieza.

Un saludo.
« Última modificación: 20 de Octubre de 2009, 19:13:28 por Chenao »
Un saludo desde Pereira - Colombia


 

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