Después de investigar con especialistas en el tema, programadores de diversas áreas y maestros dimos con la solución al problema y la dejamos plasmada en esta publicación.
Solución:
Cómo saber si necesitas un disipador de calor. (Aparte del dedo quemado).
Esto está bien cubierto en los libros de texto y cursos de ingeniería. Y sitios web como este.
En breve :
Conoce la disipación de energía y la temperatura ambiente donde vive. Digamos, 1W y 40C.
Usted decide a qué temperatura desea restringir la unión: por debajo de 100C, digamos 90C por un margen de seguridad.
A partir de la resistencia térmica de la caja de unión (10C/W) y la potencia (1W), eso da una temperatura de caja de 80C (o 40C por encima de la temperatura ambiente).
Lo que significa que necesitamos 40C/vatio entre la caja y el aire.
(Si la cifra de 62 K/W es correcta para un paquete SOT32… búsquelo en Google… necesita un disipador de calor.
Por lo tanto, buscamos un disipador de calor con una resistencia térmica de 40 C/vatio o superior.
(Esto está ligeramente simplificado para ilustrar el principio, pero lo suficientemente bueno para esta aplicación. Para obtener un presupuesto térmico más detallado, consulte, por ejemplo, el sitio web anterior)
El daño puede tomar desde microsegundos hasta años, dependiendo del grado de sobrecalentamiento.
Nunca he visto ningún paquete acercarse remotamente a 10K/W sin un disipador de calor. Por lo general, es más como 62 K/W, incluso para un paquete grande. Los paquetes más pequeños como los SOIC pueden ser el doble, y los SOT pueden ser cuatro veces más y realmente no cambia mucho con superficies metálicas más expuestas. Tienes que montar disipadores de calor para hacer uso de esas superficies.
Debe leer los subíndices y la letra pequeña en la hoja de datos. 10K/W es la resistencia térmica de la unión a la carcasa y se utiliza en los cálculos del disipador de calor. La unión al ambiente es lo importante si no está utilizando un disipador de calor.
Cuánto más fácil sería la vida si pudiéramos obtener números tan bajos como 10 K/W de unión a ambiente.
Los 10 °C/W en su hoja de datos son desde la unión hasta la caja. Para un transistor que se encuentra en el aire sin disipador de calor, la resistencia térmica de la carcasa al ambiente generalmente será mucho mayor que la resistencia térmica de la unión a la carcasa.
Desafortunadamente, la hoja de datos de su transistor en particular no habla sobre la resistencia térmica de la unión al ambiente, o de la caja al ambiente, sino que elige otro transistor en el mismo estilo de caja ( http://www.farnell.com/datasheets/43630.pdf ) sugiere que la unión a la resistencia térmica ambiental será de unos 100 °C/W
Por lo tanto, si su temperatura ambiente es de 30 °C y está disipando 1 W, se esperaría que la temperatura de la unión sea de aproximadamente 130 °C y la temperatura de la carcasa de aproximadamente 120 °C.
Lo cual es bastante caliente, pero está dentro de la clasificación máxima de temperatura de unión de 150 ° C de su transistor.
PD Incluso con un disipador de calor, generalmente no es práctico alcanzar la clasificación nominal de un transistor. Para que su transistor alcance la clasificación nominal, se requiere una temperatura de caja de 25 °C, lo cual es muy poco práctico.