Solución:
Puede usar esta calculadora para ejecutar algunos números para un plato plano (su diseño debe tener aletas). Tenga en cuenta que tiene un número limitado de intentos y que requiere un parámetro de velocidad del aire. Conecte la temperatura de la caja que desee de las curvas de reducción, que profundizaré más adelante.
¿Estás atrapado con el TIP122? ¿Qué tal el paquete TO-220? Tanto el TIP122 como el TO-220 están diseñados únicamente para aplicaciones de potencia media. Este tipo de aplicación funcionaría mejor con un transistor de alta potencia y un paquete de lata de metal.
La diferencia entre un transistor de alta potencia, media potencia o pequeña señal no está solo en sus paquetes, sino también en la construcción del dispositivo. La tabla de calificaciones máximas para el [TIP122 datasheet] demuestre que tiene una disipación de potencia máxima del colector Pc de 2W en aire a 25 ° C, o 65W con Tc = 25 ° C. La segunda estadística asume que podría tener un disipador de calor infinito, conectado con el último compuesto de disipador de calor a la pestaña (técnicamente es el caso, pero la pestaña es todo lo que importa) en el TO-220, de modo que la pestaña del disipador de calor está en 25 ° C. Incluso en ese caso, la unión del transistor, que es lo que le preocupa, superará los 150 ° C. Hay resistencia térmica entre la unión y la lengüeta. (Nota al margen: Estoy de acuerdo con jluciani: me gusta mi silicona a 125 ° C o más fría). (Nota al margen 2: los disipadores de calor de metal en los BJT generalmente están conectados al colector, por lo que tendrá una fuente de 3A conectada a la carcasa, a un voltaje mayor que el emisor / tierra, y no querrá que esté en algún lugar donde pueda cortocircuitarse fuera.)
Eche un vistazo a las curvas de reducción (Figura 5 en la hoja de datos de TIP122):
Si necesita disipar 72W, simplemente no puede hacerlo. Si necesita 36W, tendría que mantener su disipador de calor a menos de 50 ° C por encima de la temperatura ambiente (25 ° C. Es este gradiente de temperatura de 50 grados el que le brinda disipación de energía). Compare esa curva con un transistor de alta potencia como el MJ11022 [datasheet]:
Su disipador de calor ahora puede ser un peligro de quemaduras mucho antes de que se dañe el transistor. 72W corresponde a casi 100 ° C por encima de la temperatura ambiente y 36W a una temperatura de funcionamiento absoluta de casi 150 ° C. Tenga cuidado con los ciclos térmicos si desea ejecutarlo muy caliente.
Le sugiero encarecidamente que utilice un transistor TO-3 o TO-204 de alta potencia en lugar de su TIP122.
Probablemente necesitará un muy plato grande o una buena cantidad de aire en movimiento.
¿Cuál es la puntualidad del TIP122? Si el tiempo de encendido es superior a 100 mS, entonces está disipando 72 W, no 36 W. Debe observar las curvas de respuesta térmica transitoria para determinar la reducción de potencia.
Debe permitir cierta resistencia térmica para la interfaz entre la carcasa del transistor y el fregadero (o placa).
Suponiendo que su tiempo de activación es inferior a 1 mS, está disipando 36 W. Mirando la hoja de datos de On-Semi –
Rjc = 1,92 grados C / W máx. Temperatura de unión máxima absoluta = 150 ° C (no excedería los 125 ° C)
T = (Rjc + Rcs + Rsa) * Pd
125 = (1,92 + 0,5 + Rsa) * 36
Rsa = 1.05degC / W (que concuerda con su cálculo cuando resta Rcs)
Si echa un vistazo a las hojas de datos de los proveedores de disipadores de calor, puede hacerse una idea de los tamaños. Realizar pedido http://www.aavidthermalloy.com/
Para calcular la disipación de potencia o los cambios de Rθjc o Rθja en un entorno dinámico (es decir, corriente de pulso), no es un proceso tan sencillo. Tiene que ver la llamada curva de “Respuesta térmica típica” proporcionada por el fabricante. De esta curva puede obtener la “Resistencia térmica transitoria” (normalizada o real Ζθ). De todos modos, ahora mismo no puedo hacer los cálculos detallados. Aproximadamente, en un entorno de 35oC, si desea disipar 35W de una caja TO-3 y mantener la temperatura del disipador de calor en torno a 55oC utilizando enfriamiento natural, necesita una placa de aluminio gris, de 3 mm de espesor, con un borde de 16 cm (es decir 210 gr). Esta placa debe poder irradiar libremente desde ambos lados en disposición vertical, con el divisor bien montado en el centro de la placa. No olvide incluir en sus cálculos la pérdida térmica provocada en el contacto de dos metales. En la práctica los 35W se acerca a la potencia máxima que se puede disipar utilizando placas metálicas y refrigeración natural (es decir, placa metálica de Al 400 cm2, 5 mm de espesor, 0,5Kg, en disposición vertical un lado libre, o 50W ambos lados). Por encima de estos poderes, hay que utilizar un disipador de calor con aletas (natural o forzado), que no es difícil de calcular y construir.
Esta es mi forma de diseñar térmicamente. Nunca entienda el concepto de resistencia térmica. ¡¡Está lleno de suposiciones !! De todos modos, si desea continuar con sus cálculos utilizando la resistencia térmica, es necesario tener medidas de la temperatura real de la carcasa en función del tiempo a plena o media carga.
