Scegli un dissipatore di calore per il regolatore di tensione

Devo dissipare da un regolatore di tensione. È un 7805 in un pacchetto TO-220. La scheda tecnica è qui.$2W$

È la prima volta che devo scegliere quelli, quindi mi piacerebbe avere una recensione della seguente decisione perché ho paura di perdere qualcosa in quanto questo suono è davvero complicato per me. Quindi ti metterò qui tutto il mio ragionamento.

$R_{thJC}$ è 5 C°/Wper il pacchetto TO-220 e è (tabella 3, pagina 7). Come avrò bisogno di dissipare avrò senza chip dissipatore di calore sul chip. La stanza è nei paraggi . è quindi per sicurezza ho sicuramente bisogno di un dissipatore di calore. In tal caso, andrà in giro basandosi sulla formula o$R_{thJA}$50 C°/W2W100°21°$T_{op}$0° to 125°31°$Max_{ambiant}+ R_{thJC} \times W_{dissipated}$21 + 50 * 2

Ma ora sono bloccato. Per l'esempio prenderò questo dissipatore di calore . Ha valutato come 40 K/W. Presumo che K sia per gradi Kelvin. In tal caso significa che è valutato come 233°C/W? Ho trovato quella formula:

$Max_{JunctionTemp} >= Max_{AmbientTemp} + (W_{Dissipated} \times (R_{thJC_{C°/W}} + R_{thHeatSink_{C°/W}}))$

Che mi danno:

$21 + (2.5 \times (5 + 233) = 595°C$

Quindi, c'è qualcosa di sbagliato in quanto ciò significherebbe che la giunzione tra chip e dissipatore di calore sarà calda di 600 ° ... Cosa mi sono perso?

Fare riferimento a Wikipedia

Le unità SI di resistenza termica sono kelvin per watt o gradi equivalenti Celsius per watt (i due sono gli stessi in quanto intervalli Δ1 K = Δ1 ° C).

K / W è uguale a C / W e questo perché rappresentano una differenza di temperatura per watt piuttosto che una temperatura assoluta.

Il risultato per il tuo calcolo usando un dissipatore di calore 40K / W è:
$21 + (2.5 \times (5 + 40)) = 112.5°C$

Sembra esserci un malinteso riguardo al significato del rating K / W e alla capacità di raffreddamento di un determinato dissipatore di calore.
Quando si confrontano due dissipatori di calore, più basso è il rating K / W, migliore è il dissipatore di calore, un rating K / W inferiore significa che può dissipare più potenza con un minore aumento della temperatura.

Ad esempio:
un dissipatore di calore 40 K / W aumenta la temperatura di 40 gradi Celsius (sopra la temperatura ambiente) per ogni Watt. Un dissipatore di calore più efficiente (per quanto riguarda la capacità di raffreddamento) è un modello che ha un rating K / W inferiore come ad esempio 20K / W perché la temperatura aumenterà solo di 20 gradi Celsius per ogni watt dissipato.

È possibile risolvere un problema di calore nello stesso modo in cui si risolverebbe un problema di corrente attraverso una resistenza. La corrente è equivalente al calore, la resistenza è resistenza termica e la tensione è temperatura.

Hai 2 W di corrente termica attraverso una serie di resistori di calore: Rj-c (5K / W), aggiungi 1K / W per il contatto imperfetto tra il case e il dissipatore di calore e il dissipatore di calore nell'aria (40K / W). Il totale è 46K / W. Con un flusso di calore di 2 W questo causerà un gradiente di temperatura di 98 K: la giunzione sarà 98 K più calda dell'aria ambiente.

Una domanda difficile in tali calcoli è quanto in basso è possibile garantire l'aria ambiente. Supponiamo (massimo) 40 ° C. Quindi la temperatura (massima) di giunzione è 40 + 98 = 138 ° C.

Il (Fairchild) LM7805 elenca 125 ° C come temperatura massima di funzionamento sotto i "massimi assoluti". Si noti che in linea di principio i massimi assoluti NON possono essere utilizzati per i calcoli di progettazione, ma i grafici in seguito hanno curve fino a 125 ° C, quindi su quella terra la figura di 125 ° C è OK da usare.

125 <138, quindi con una temperatura ambiente di 40 ° C e 2 ° C il dissipatore di calore potrebbe non essere sufficiente. (Dico che potrebbe perché ho usato i casi peggiori. Ma come designer, dovresti!)

Ti suggerisco di trovare un dissipatore di calore un po 'più grande, con l'obiettivo di 20K / W. Questo renderà anche il dissipatore di calore meno caldo per il duro (ma ancora troppo caldo per toccarlo comodamente! Calcola da solo quanto sarà caldo.).