Calculando Disipador para L6203

[Alectronik]

Buenas a todos,

Se me planteo una duda e intente resolverla y me gustaría que me den sus opiniones al respecto de si son correctos los calculos:

El problema era calcular la Rth(d-amb) del L6203 para detrminar las dimensiones del disipador comercial atraves de un catalogo.

Como datos del Datasheet tengo:

Pd= 20watt
Rth(j-c)= 3 ºC/W
Rth(j-amb)= 35 ºC/W

Y las formulas:

Rth(d-amb) = ((Tj - Ta)/ Pd) - (Rth(j-c) + Rth(c-d))

Como criterios adopté:

Ta=40ºC como temperatura de funcionamiento del integrado.
Rth(c-d)=1.2ºc/w, este dato esta sacado de tablas, considerando separador de Mica con Pasta siliconada.

Reemplazo:

Rth(d-amb)= ((150º-40º)/20) - (3ºC + 1.2ºC) = 1.3ºC/w

Ese es el dato obtenido.

Ahora bien es esto correcto muchacho??

Las dudas que se me presentaron fueron las siguientes:

1)si esta bien tomada la temperatura (Pd) de la hojas de datos, por que la misma habla de 2.3 Watt, cual seria correcta??
2)Con la Rth(j-amb) se podria calcular la (Pd)? me quedo colgada en el planteo.

3)Si el dato obtenido de la Rth(d-amb) fuese correcto, tendria que dirigirme a una tabla de disipadores comerciales y ver que longitud necesitaria de dicho disipador?, seria correcto esto??

Gracias y Saludos.

[Picuino]

El calor se genera en el circuito integrado, en el interior de la cápsula.
El circuito es el elemento denominado junction ó j.
La cápsula se denomina con la letra c.
Una vez que el calor atraviesa la cápsula, debe disiparse en el ambiente. Esto se puede hacer sin disipador (con una resistencia termica capsula-ambiente elevada) o se puede añadir un disipador para reducir la resistencia térmica capsula-ambiente.

La fórmula queda de la siguiente manera:


  Tj = Ta + Pd * Rth

   Tj = Temperatura del circuito integrado (junction). No debería sobrepasar 125ºC en la mayoría de circuitos.
          Para el L6203 es de 150ºC, pero no se debería llegar a este valor máximo.
   Ta = Temperatura del aire que rodea el circuito. Si el circuito está dentro de una caja será un poco mayor que la temperatura ambiente.
          40ºC puede ser una temperatura aceptable en la mayoría de los casos.
   Pd = Potencia disipada en por el circuito en vatios.
   Rth = Resistencia térmica entre el circuito integrado y el ambiente. Será la suma de todas las resistencias térmicas.


  Rth = Rth_jc + Rth_da

   Rth_jc = Resistencia térmica entre el circuito integrado y la cápsula. Es un valor fijo dado por el fabricante.
               En este caso vale 3 ºC/W
   Rth_ca = Resistencia térmica entre la cápsula y el ambiente. En el caso de utilizar disipador hay que añadir la resistencia del aislante utilizado.


Primero hay que conocer la temperatura ambiente y la resistencia del disipador. Voy a suponer 40ºC y 2ºC/W
Ahora se calcula la potencia disipada por el circuito. Voy a suponer 20W. (el cálculo exacto se escapa de este tema)
Aplicando la fórmula:

   Tj = Ta + Pd * Rth
   Tj = 40  + 20 * (3 + 2) = 40 + 100 = 140ºC

Que estaría justo en el límite de temperatura máxima del circuito.

Saludos.

[Alectronik]

El calor se genera en el circuito integrado, en el interior de la cápsula.
El circuito es el elemento denominado junction ó j.
La cápsula se denomina con la letra c.
Una vez que el calor atraviesa la cápsula, debe disiparse en el ambiente. Esto se puede hacer sin disipador (con una resistencia termica capsula-ambiente elevada) o se puede añadir un disipador para reducir la resistencia térmica capsula-ambiente.

La fórmula queda de la siguiente manera:


  Tj = Ta + Pd * Rth

   Tj = Temperatura del circuito integrado (junction). No debería sobrepasar 125ºC en la mayoría de circuitos.
          Para el L6203 es de 150ºC, pero no se debería llegar a este valor máximo.
   Ta = Temperatura del aire que rodea el circuito. Si el circuito está dentro de una caja será un poco mayor que la temperatura ambiente.
          40ºC puede ser una temperatura aceptable en la mayoría de los casos.
   Pd = Potencia disipada en por el circuito en vatios.
   Rth = Resistencia térmica entre el circuito integrado y el ambiente. Será la suma de todas las resistencias térmicas.


  Rth = Rth_jc + Rth_da

   Rth_jc = Resistencia térmica entre el circuito integrado y la cápsula. Es un valor fijo dado por el fabricante.
               En este caso vale 3 ºC/W
   Rth_ca = Resistencia térmica entre la cápsula y el ambiente. En el caso de utilizar disipador hay que añadir la resistencia del aislante utilizado.


Primero hay que conocer la temperatura ambiente y la resistencia del disipador. Voy a suponer 40ºC y 2ºC/W
Ahora se calcula la potencia disipada por el circuito. Voy a suponer 20W. (el cálculo exacto se escapa de este tema)
Aplicando la fórmula:

   Tj = Ta + Pd * Rth
   Tj = 40  + 20 * (3 + 2) = 40 + 100 = 140ºC

Que estaría justo en el límite de temperatura máxima del circuito.

Saludos.

Hola gracias por responder, mi dudas el valor 2ºC/W?? cual es criterio?? por usar pasta siliconada o mica???

la otra pregunta es: vos con el calculo que haces, verificas que la temperatura no llegue a los 150º, no??
Pero ese dato, a mi entender no te dice sobre que disipador seleccionar, a no ser que los 2ºC/W provenga de la resistencia termica del DISIPADOR, en ese caso si seria valido.???

[Alectronik]

Hola gente linda!!!

Estuve revisando los calculos.. y respecto a la potencia disipada (Pd) es correcta la de 20watt cuando el transistor opera a los 5A de corriente, ya que esta en funcion de los 4 Volt max de la tension sensada (Vsens) de hoja de datos. si chusmean un poquito la hoja de datos veran que es la tension de los transistores que internamente tiene el integrado. es decir Pd=VxI=4Vx5A=20W.

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Por supuesto que si utilizamos el L6203 de manera que se active por un tren de pulsos todo esto cambia.
seria mas o menos asi:

P(ON)= 2 * RDS(ON) * IDS2
P(OFF)=Vs * IDSS

Rds(ON)= typ = 0,3 Ω (existe un coeficiente de variación según la temperatura)
alfa(ver temp) = 1,3 entonces RDS(ON)=alfa(ver temp) * Rds(ON)
IDS2=2*IM, donde IM=corriente del motor.

Pero este plante no es la cuestion del problema que se me habia presentado en mi caso.
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Otras de las cosas a tener en cuenta es la Rth(c-d), que dependerá exclusivamente del dato del fabricante de la pasta siliconada, ya que averiguando Con MICA y Pasta Siliconada varia entre 0.4ºC/W y 1.4ºC/W, segun la PASTA SILICONADA en gran medida se da esta diferencia.

Otras de las cuestiones es que efectivamente el CALCULO es CORRECTO, por lo tanto se seleccionaria un disipador de valor 1.3ºC/W de resistencia termica o un valor un poco mas elevado.
Para el caso en ARGENTINA segun datos provistos por GM. ELECTRONICA se estaria eligiendo los siguientes Disipadores:

Cod.         Fig     Rest Term              Dimensiones
HE 510       J      1.5                A=122; B=76; C=33; h=30
HE 85/4      L      1.5                A=112; B=100; C=36; h=34
HS-3          O     1.5                A=103; B=76;  C=50; h=67


Bueno por supuesto que acepto todo tipo de quejas, preguntas y opiniones. Saludos.

[Picuino]

Los 2°C/W son la suma de la resistencia térmica del disipador y de la pasta o mica de separación.
Rth_capsula-ambiente = 2°C/W
Saludos

[Picuino]

Los cálculos parecen correctos. La potencia disipada también depende de la frecuencia de conmutación. A mayor frecuencia,mayor disipación. tambien la tensión de trabajo influye.

   P_conmutacion = fc * Tc * Vdd * I * K

Para cargas inductivas K vale 1, aunque depende también del transistor.
Tc es el tiempo de subida o de bajada (de conmutación)
fc es la frecuencia del pwm
I vale 5 amperios
Vdd es la tensión del motor

Saludos.

[Alectronik]

Los cálculos parecen correctos. La potencia disipada también depende de la frecuencia de conmutación. A mayor frecuencia,mayor disipación. tambien la tensión de trabajo influye.

   P_conmutacion = fc * Tc * Vdd * I * K

Para cargas inductivas K vale 1, aunque depende también del transistor.
Tc es el tiempo de subida o de bajada (de conmutación)
fc es la frecuencia del pwm
I vale 5 amperios
Vdd es la tensión del motor

Saludos.

Gracias por contestar "Picuino".. completamente coincido con vos... pasa que no queria entrar en detalle de la conmutacion por que es algo mas tediosa de calcular a la hora de tener en cuanta los calculos.
Pero estas en lo cierto.

De todas maneras esto que he calculado lo verificaré en la practica lo mejor que pueda para constatar la teoria y poder confirmarlo. En pocas semanas estaré pasando detalles y si puedo fotos de valores reales. Asi comparto todo este desarrollo con la gente linda de este foro.

Gracias a todos los leyentes y la gente linda de este foro. Y a los que respondieron a las dudas.

[Picuino]

Gracias a tí por compartir.
Un saludo.