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計(jì)算固態(tài)繼電器的內(nèi)部溫度

時(shí)間:2009-05-25 16:03:11來(lái)源:ronggang

導(dǎo)語(yǔ):?一個(gè)安裝在散熱器上的固態(tài)繼電器既有外部阻抗也有內(nèi)部阻抗。兩者主要的區(qū)別在于客戶可以通過(guò)調(diào)整散熱器尺寸和改變環(huán)境溫度和氣流等等來(lái)控制外部阻抗
  在先前的版本中,我們學(xué)會(huì)了通過(guò)給定的 關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算固態(tài)繼電器的基板溫度。 那些是功率損耗 (負(fù)載電流 x 壓降), 環(huán)境溫度,以及散熱器的阻抗。
  所以既然我們學(xué)會(huì)了計(jì)算固態(tài)繼電器的實(shí)際基板溫度,那么這個(gè)溫度意味什么呢?      基本上,它告訴我們固態(tài)繼電器外部表面的最高溫度,同樣,它可以做為我們計(jì)算固態(tài)繼電器內(nèi)部溫度的參考。   內(nèi)部和外部阻抗?   一個(gè)安裝在散熱器上的固態(tài)繼電器既有外部阻抗也有內(nèi)部阻抗。兩者主要的區(qū)別在于客戶可以通過(guò)調(diào)整散熱器尺寸和改變環(huán)境溫度和氣流等等來(lái)控制外部阻抗(Rs-a)。內(nèi)部阻抗,無(wú)論如何,只能通過(guò)固態(tài)繼電器設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)決定。制造商提供這個(gè)規(guī)格作為Rjb (熱變電阻,結(jié)溫(SCR)對(duì)基座平板),并且測(cè)量,如同散熱器,(ºC單位瓦特消散量)。   固態(tài)繼電器的Rjb 基本上告訴我們固態(tài)繼電器的可控硅(SCR)硅片的傳遞熱的效率。阻抗越低,繼電器的傳遞熱的效率越高。如同我們學(xué)習(xí)計(jì)算基板溫度,可控硅(SCR)硅片和基板的溫差是基于功耗和熱阻抗的。加上先前計(jì)算基板溫度的差別讓我們可以估算出可控硅(SCR)硅片在應(yīng)用中的實(shí)際溫度。   計(jì)算基板溫度(最新版本)      計(jì)算可控硅(SCR)硅片的溫度      通過(guò)使用以上公式,我們開(kāi)始估計(jì)固態(tài)繼電器內(nèi)部可控硅(SCR)硅片的在給定應(yīng)用參數(shù)下的實(shí)際溫度。舉例,假設(shè)我們90A CWD系列固態(tài)繼電器在阻性加熱應(yīng)用設(shè)備中,帶動(dòng)60安培的負(fù)載電流。假定環(huán)境溫度40度,滿載以及1.0ºC/W的散熱器為例。CW系列固態(tài)繼電器的常規(guī)壓降為1.0Vrms,并且90安培的CW的結(jié)溫Rjb是0.13ºC/W(參照規(guī)格書(shū))。需要注意的是規(guī)格書(shū)中的壓降是電壓的峰值。我們轉(zhuǎn)換這RMS值我們轉(zhuǎn)換此成RMS值計(jì)算功率耗散,在這種情況下是1.3Vpk或0.9Vrms。然而,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)我們用1W/amp來(lái)計(jì)算。它留給我們一些余量,更重要的是便于計(jì)算。   在這個(gè)版本中,我們將在基板和散熱片之間加入導(dǎo)熱材料。導(dǎo)熱材料將填滿固態(tài)繼電器的基板與散熱器之見(jiàn)的細(xì)小空隙,這樣可以更有效率的散熱。沒(méi)有導(dǎo)熱墊片或者硅膠,基板與散熱器之間的空隙足以隔斷傳熱并發(fā)生故障。雖然導(dǎo)熱材料的自身熱阻非常低,但是為了計(jì)算精確也必須考慮。
  在這種情況下,我們假設(shè)客戶正在使用TP01(熱阻為0.1ºC/W.)      A) 首先,我們必須計(jì)算用第一公式計(jì)算基板溫度:      B) 然后,我們用他用它加上計(jì)算得到的內(nèi)部溫差來(lái)估算SCR硅片的溫度:      這個(gè)例子中一旦溫度穩(wěn)定,硅片溫度可以達(dá)到114ºC。在快達(dá)交流負(fù)載固態(tài)繼電器中可控硅SCR硅片最大溫度是125ºC。所以我們滿足參數(shù)要求。然而,以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)在計(jì)算硅片溫度時(shí)必須考慮。   1) 經(jīng)常確認(rèn)散熱片的阻抗并且將您的算術(shù)仔細(xì)檢查! 根據(jù)以上公式,你可以看到影響散熱器全部溫度變化,算錯(cuò)結(jié)溫Rjb 20%,誤差大致+1.6ºC。 然而,錯(cuò)誤估算散熱器的阻抗20%,誤差將在+/-12ºC之間。   2) 經(jīng)常確認(rèn)用于計(jì)算的環(huán)境溫度確實(shí)是固態(tài)繼電器/散熱器面板的環(huán)境溫度。這是個(gè)常規(guī)錯(cuò)誤,散熱器的自身溫度上升也許增加周圍的溫度。必須也考慮這點(diǎn)。   3) 圍繞這您的演算,為了更有把握。 在應(yīng)用之中,留一點(diǎn)安全余量總是有一件好的事。   4) 做最壞的打算,正如第三點(diǎn)所述,留些余量空間。所以,如果周圍環(huán)境溫度可能極大的上升,則應(yīng)采取響應(yīng)的設(shè)計(jì)。這是電子產(chǎn)品在戶外應(yīng)用的共性。同樣為氣流損失、負(fù)載電流的上升等最壞的情況的設(shè)計(jì),將避免令人不快的意外。   5) 當(dāng)不確定時(shí),請(qǐng)聯(lián)系我們! 不幸地是,熱量演算并不總是像我們先前舉的例子這么簡(jiǎn)單。 這也是為什么我們?cè)谶@里。 讓我們幫助您! 結(jié)論:   現(xiàn)在,我們學(xué)會(huì)計(jì)算固態(tài)繼電器中可控硅SCR硅片溫度。我們已經(jīng)在規(guī)格書(shū)中提供重要部分的曲線圖來(lái)揭示這些信息。 當(dāng)然, 它不是有趣的算術(shù),但是他可以告訴你在給定的負(fù)載電流和環(huán)境溫度下選用哪種散熱器??赡苁褂幂^小的散熱器可以省時(shí)省空間。學(xué)會(huì)計(jì)算溫度可以選適合的散熱器。   無(wú)論如何,綜上所述,我們?cè)谶@里幫助您處理問(wèn)題,找到更多的關(guān)于散熱器和熱管理的信息。   我們網(wǎng)頁(yè) www.crydom.com. 。簡(jiǎn)單的寄信給我們,我們將高興地幫助您,為您的應(yīng)用選擇適當(dāng)?shù)纳崞鳌?   另外一些有用的公式:   計(jì)算可控硅SCR的硅片溫度   Tscr = Tamb + (Power x Rs-a) + (Power x Rjb) + (Power x .1ºC/W (Rtp))   計(jì)算最小要求的散熱器阻抗   Rs-a = (125ºC -Tamb - (Rjb x Power)) / Power   計(jì)算最大負(fù)載電流 (給定散熱器)   Imax = (125ºC - Tamb) / ((Rs-a x Vf) + (Rjb x Vf))   計(jì)算散熱片熱阻   Rs-a = (Tbp - Tamb) / Power   Rs-a = ((Tdie - (Rjb x Power)) - Tamb) / Power 關(guān)于CST   Custom Sensors & Technologies (CST), 意為“定制傳感與技術(shù)”,旨在為全球的客戶提供高質(zhì)量,高標(biāo)準(zhǔn),多樣化的定制化產(chǎn)品和客戶化服務(wù)。   CST正式組建于2006年5月,總部設(shè)于美國(guó)。整合了多個(gè)行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)導(dǎo)型品牌包括Crouzet(高諾斯),Crydom(快達(dá)),Kavlico(凱維力科),及原BEI集團(tuán)內(nèi)的所有品牌,著力于在交通(包括汽車,車載,機(jī)車),工業(yè)(包括醫(yī)療設(shè)備 ), 航空航天及國(guó)防領(lǐng)域,提供基于比例調(diào)節(jié),定位,壓力傳感的專業(yè)智能傳感技術(shù)和部分控制及執(zhí)行元件產(chǎn)品。   2007年11月,科施貿(mào)易(上海)有限公司和科施香港有限公司分別在上海和香港成立,負(fù)責(zé)CST中國(guó)大陸,香港,臺(tái)灣和亞太地區(qū)的業(yè)務(wù)。   www.cstsensors.com/cn 關(guān)于Crydom   Crydom(快達(dá))是定制傳感與技術(shù)事業(yè)部(CST)下屬子公司。Crydom是固態(tài)繼電器和控制技術(shù)方面的專家,生產(chǎn)和銷售全球最受歡迎的兩個(gè)固態(tài)繼電器品牌:Crydom 和 Crouzet。Crydom 提供各種即用型固態(tài)繼電器和接觸器、I/O 模塊與安裝板、控件和電源模塊,并且專注于為各種應(yīng)用定制適用的固態(tài)開(kāi)關(guān)解決方案。Crydom 將技術(shù)和創(chuàng)新結(jié)合起來(lái),使產(chǎn)品超出我們客戶最苛刻的性能要求。   www.crydom.com/cn

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