Dissipador de Calor

Beleza pessoal! Nesse post, vamos descomplicar o entendimento sobre dissipação de calor para os componentes de potência nos circuitos eletrônicos.

Para os dispositivos de potência, como Transistores e diodos, a dissipação de calor é muito importante. O próprio nome ‘Dissipador de Calor’ nos dá uma noção de retirar temperatura dos dispositivos de potência,reduzindo para uma zona segura.

Nesse artigo, veremos como calcular a resistência térmica. Para um sistema com ventilação forçada, um dissipador menor é requerido.Entretanto, para ventilação natural, a dimensão do dissipador realmente importa. Nesse artigo, o foco é o cálculo de resistência térmica para ventilação natural.

A efetividade do Dissipador de Calor é medida em termos de resistência térmica. Às vezes, grandes dissipadores tem resistência térmica maior do que um aparentemente menor. A resistência térmica ideal para um Dissipador de Calor é zero.Portanto, na aplicação real, um Dissipador de Calor com baixa resistência térmica é preferido.

Modelo Térmico Sem Dissipador de Calor

Modelo Térmico Usando Dissipador de Calor

Dissipação Térmica Sem Dissipador de Calor

A máxima temperatura permitida na junção TJMAX é um dos fatores que limita a capacidade de dissipação de um dispositivo. TJMAX é definido pelo fabricante do dispositivo e disponibilizado no Datasheet.

  • Sem Dissipador, a equação típica para cálculo da Resistência Térmica é mostrada a seguir:

Onde:

θJA = Resistência Térmica entre Junção e Ambiente (Dado fornecido no Datasheet)

TJ = Temperatura na Junção

TA = Temperatura Ambiente

PD = Potência Dissipada no Dispositivo

  • Sem Dissipador, para verificar a máxima potência que o dispositivo pode dissipar, basta rearranjar a equação:

  • Sem Dissipador, para verificar a temperatura na junção, sabendo a potência no dispositivo e a temperatura ambiente, basta rearranjar a equação:

Dissipação Térmica Com Dissipador de Calor

TJMAX é definido pelo fabricante do dispositivo e disponibilizado no Datasheet.

Com Dissipador, a equação típica para cálculo da Resistência Térmica é mostrada a seguir:

Onde:

θJI = Resistência Térmica entre Junção e Invólucro (Case) – Dado fornecido no Datasheet

θID = Resistência Térmica entre Invólucro (Case) e Dissipador

θDA = Resistência Térmica entre Dissipador e Ambiente

θJA = (θJI + θIA) = Resistência Térmica entre Junção e Ambiente – Dado fornecido no Datasheet

TJ = Temperatura na Junção

TA = Temperatura Ambiente

PD = Potência Dissipada no Dispositivo

  • Com Dissipador, para verificar a máxima potência que o dispositivo pode dissipar, basta rearranjar a equação:

  • Com Dissipador, para verificar a temperatura na junção, sabendo a potência no dispositivo e a temperatura ambiente, basta rearranjar a equação:

CASO 1 – Transistor MOSFET FQP30N06L (Sem Dissipador de Calor)

Veja, a seguir, parte do Datasheet da ON SEMICONDUCTOR.

Máxima Potência do MOSFET FQP30N06L Sem Dissipador

Suponha que a temperatura máxima do ambiente seja 60 [°C]. A temperatura máxima na junção do dispositivo é 175 [°C], mas, queremos no máximo 120 [°C]. Obtendo os dados do Datasheete usando a equação 2, teremos:

CASO 2 – Transistor MOSFET FQP30N06L (Com Dissipador de Calor)

Suponha que a temperatura máxima do ambiente seja 50 [°C]. A temperatura máxima na junção do dispositivo é 175 [°C], mas, queremos no máximo 100 [°C]. O Transistor está trabalhando em regime contínuo com VDS = 0,5 [V] e ID = 5 [A]. Obtendo os dados do Datasheet e usando a equação 6, teremos:

PD = 0,5 [V] * 5 [A] = 2,5 [W]

TJ = 100 [°C]

TA = 50 [°C]

θJI = 1,9 [°C/W]

θID = 4,5[°C/W] – Um valor típico usando pasta térmica e isolante elétrico, porém, um material bom condutor de calor (mica).

θDA= ? – Queremos saber qual é a maior Resistência Térmica, que esse Dissipador de Calor pode ter. Lembrando que, quanto menor é a Resistência Térmica, maior é a condução de calor.Então, melhor será o circuito térmico.

Resolvendo a equação temos…

Agora, é escolher nas especificações de Dissipadores de Calor qual atende esse requisito, θDA = 13,6[°C/W]. E também, a dimensão associada para obter essa Resistência Térmica.

Esse é um assunto que muitos fogem dele!

Espero ter descomplicado.

Gostou? Se sim, compartilhe e de seu feedback! Caso tenha dúvidas, comente aqui embaixo.

Ismael Lopes

0 Comentários

Deixe seu comentário.