Warmtedissipatie TRIAC

Ik heb een TRIAC die ik wil gebruiken om verlichting aan te sturen (en te dimmen). Het circuit werkt (met één lamp) en nu kom ik op het punt dat ik de warmtedissipatie moet verwerken.
Ik heb hierover al heel google gelezen (of er toch een aantal uur aan uitgezocht) en zou toch wat extra expertise kunnen gebruiken.

Ik maak gebruik van een BTA140-800

Maximale temperatuur Tj max: 125°C

Thermal resistance:

  • junction to mounting base: 1.0/1.4 °C/W
  • junction to mounting base: 60 °C/W

Ook vind ik in Fig.1 nog info terug over 'Maximum on-state dissipation vs. rms on-state current'
In welke zin moet ik hiermee rekening houden, want hier kon ik precies niet direct iets over terugvinden?
Zijn er nog zaken waarmee ik rekening moet houden?

Via de formule (Wikipedia) :
Qmax = (Tjmax - Tamb) / (Rtheta + Rtheta + ...)

Heb ik berekend dat (zonder koelvin) er max. 1.66W gedissipeerd zou mogen worden (Klopt dit?)
Qmax = (125°C - 25°C) / 60°C/W = 1.66W

Als ik dan met 230VAC werk, wil dit zeggen dat ik max. 0.0072A zou mogen doorlaten (Klopt dit?)

Stel dat ik een koelvin gebruik, kan ik dan simpelweg zo rekenen:
koelvin: 24°C/W
Qmax = (125°C - 25°C) / (1.0°C/W + 24°C/W) = 4W

Dit lijkt me correct, maar vind het vreemd dat het zo eenvoudig is?

Bestaat er dan een mogelijkheid om toch een hogere stroom te verwerken, tot bv. 2A à 3A? Dit zou dan, volgens mijn berekeningen, Rtheta= 0.2°C/W moeten hebben?

Op 14 mei 2021 21:11:54 schreef Christopher:

Heb ik berekend dat (zonder koelvin) er max. 1.66W gedissipeerd zou mogen worden (Klopt dit?)
Qmax = (125°C - 25°C) / 60°C/W = 1.66W

of het klopt niet nagerekend, maar dan krijgt die het wel erg warm..(tot 125° rekenen is niet verstandig)

aangezien het te verstoken vermogen klein is reken ik daar gewoon niet aan, maar zet het op een kleine koelvin.(wat ik liggen heb, bvb 5x 5 cm met ribben ) omdat het toch voldoende gaat zijn.

rekenen is vooral nodig (denk ik) bij grote vermogens, waar de prijs en het volume van de koelvin een belangrijke factor gaat worden en het dus de moeite loont. Met €1 op de bank loont het ook niet echt de moeite om je een formule op te stellen van je rente aangroei per dag :-)

Sine

Moderator

Op 14 mei 2021 21:11:54 schreef Christopher:

Als ik dan met 230VAC werk, wil dit zeggen dat ik max. 0.0072A zou mogen doorlaten (Klopt dit?)

Nee, je moet niet het vermogen gebruiken wat je aansluit, maar het vermogen wat de triac gaat dissiperen.

Grofweg is dat iets van 1W per Amp bij de stroompjes waar jij het over hebt.

Op 14 mei 2021 22:15:05 schreef Sine:
[...]

Nee, je moet niet het vermogen gebruiken wat je aansluit, maar het vermogen wat de triac gaat dissiperen.

Grofweg is dat iets van 1W per Amp bij de stroompjes waar jij het over hebt.

Is dat dan hetgeen je op figuur 1 kunt terugvinden?

Hensz

Golden Member

Op p3 van de datasheet staat direct linksboven een grafiek (idd fig 1) waaruit je kunt aflezen hoeveel die triac bij welke stroom moet dissiperen.
Je berekeningen kloppen wel volgens mij, maar zoals kris al zegt mag je best flink grotere marges nemen. 25° omgevingstemperatuur is bijv. ook niet heel realistisch. Het kan hier in de zomer al meer dan 40° worden, en dat is dan nog buiten het kastje of inbouwdoos waar die triac in verstopt zit én hopen dat de zon er niet te lang direct op schijnt.
Als je van 50° verschil uitgaat mag je zonder koelblik nog steeds bijna 200W schakelen.

Don't Panic!

Op 14 mei 2021 23:12:18 schreef Hensz:
Op p3 van de datasheet staat direct linksboven een grafiek (idd fig 1) waaruit je kunt aflezen hoeveel die triac bij welke stroom moet dissiperen.
Je berekeningen kloppen wel volgens mij, maar zoals kris al zegt mag je best flink grotere marges nemen. 25° omgevingstemperatuur is bijv. ook niet heel realistisch. Het kan hier in de zomer al meer dan 40° worden, en dat is dan nog buiten het kastje of inbouwdoos waar die triac in verstopt zit én hopen dat de zon er niet te lang direct op schijnt.
Als je van 50° verschil uitgaat mag je zonder koelblik nog steeds bijna 200W schakelen.

Ja, ik was me bewust dat dit niet helemaal realistische waarden waren, maar wel makkelijk met te rekenen. Zeker als vb.

Om dan in detail te treden, 102° is het maximale zonder verlies aan stroom in de triac. Neem je dan als marge 80° of 90°?
Omgevingstemperatuur (inclusief verwarmen door triac) 40°?
Kan ik namelijk nog moeilijk inschatten.

Als je bv met een omgevingstemperatuur van 50 graden rekening houd maar je weet dat maar een enkel keer voorkomt dan mag je ook gewoon met 100 graden rekenen. Maar zoals gezegd dat word pas spannend als je koelprofiel heel erg groot gaat worden of te veel ruimte in gaat nemen. Eigenlijk wil je je halfgeleider zo koel mogelijk houden.

Vergeet niet de weerstand van het silicone plaatje mee te nemen, of ander interface materiaal, dat is nog een paar K/W erbij.

Verder is 50K opwarming redelijk om mee te rekenen.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Dus wat ik dan uit figuur 1 haal is dat ik bij pakweg 5A en volledige aansturing (α = 180), ik maar aan 5W warmtedissipatie kom?
Dus zoals hierboven al meegegeven kom ik er makkelijk indien ik een klein koelelement gebruik...

Bedankt voor al de info trouwens, ze zouden dat moeten verbieden om al die vermogens hetzelfde te noemen, een hele week aan suf gepiekerd hoe je dat vermogen kunt bereiken met die koelvinnen |:( |:(

Op 15 mei 2021 13:45:58 schreef Christopher:
Dus wat ik dan uit figuur 1 haal is dat ik bij pakweg 5A en volledige aansturing (α = 180), ik maar aan 5W warmtedissipatie kom?
(

Ja, de rest vh vermogen gaat in je belasting, gelukkig maar.

Op 15 mei 2021 13:45:58 schreef Christopher:

Dus zoals hierboven al meegegeven kom ik er makkelijk indien ik een klein koelelement gebruik...

(

Yep. het rekenen duurt langer dan een koelvinnetje uit de bak kiezen monteren. Natuurlijk is het een nuttige oefening op zich.

[Bericht gewijzigd door kris van damme op 15 mei 2021 13:53:22 (36%)]

Als ik dit dan in SMD uitvoering wil maken, veronderstel ik dat de warmtedissipatie via de PCB voldoende zal weggeraken. Of is dit een foute veronderstelling?
Of dien ik dan ook SMD koelvinnen te monteren?

Van PCB's heb ik geen verstand, maar het lijkt me het zelfde als met de koelvin dat je wel aan een bepaalde PCB oppervlak aan koper moet komen met de gegevens de het type pcb wat je gaat gebruiken. De oppervlakte van het pcb wat het component erop inneemt lijkt me voor 5W veel te klein. En de pcb sporen naar het component tellen wel iets mee, maar je moet gewoon aan voldoende koper komen.

[Bericht gewijzigd door benleentje op 15 mei 2021 15:06:18 (17%)]

Hensz

Golden Member

Op 15 mei 2021 14:34:56 schreef Christopher:
Als ik dit dan in SMD uitvoering wil maken, veronderstel ik dat de warmtedissipatie via de PCB voldoende zal weggeraken. Of is dit een foute veronderstelling?
Of dien ik dan ook SMD koelvinnen te monteren?

Met SMD gebruiken schiet je niks op. Je moet die warmte kwijt en daar staan nou eenmaal een bepaalde grootte koelprofiel voor. Of dat nou een fysiek stuk aluminium is of een kopervlak op je print, het kost ongeveer evenveel ruimte.

Tot nu toe was het geheim, maar je hebt dus aan 5A genoeg?

Don't Panic!

In mijn oorspronkelijke post sprak ik al van 2A à 3A. 2.5A zal de maximale waarde zijn die ik effectief nodig heb.

De reden waarom ik de vraag stel van SMD is omdat ik eerst gestart ben met een testopstelling in een breadboard en nadien in SMD wil maken. Dus ik vraag me af wat ik daarvan extra's moet voorzien om die warmte deftig gedissipeerd te krijgen.
Ik heb al gevonden dat het interessant kan zijn om 'thermal vias' toe te voegen, maar aangezien ik vermoed dat bij 2.5A niet al te veel warmte gedissipeerd zal worden, weet ik niet of dit überhaupt nodig zou zijn...
Hetzelfde voor de mogelijkheid om SMD koelvinnen te monteren.

maar aangezien ik vermoed dat bij 2.5A niet al te veel warmte gedissipeerd zal worden, weet ik niet of dit überhaupt nodig zou zijn...

2,5A is ca 2,5W. En verder kan je al die gegevens opzoeken van je smd component en van type printplaat wat je gaat gebruiken hoe je die 2,5W kan afvoeren. En of het nodig is om extra koper te reserveren voor de warmte afgifte.
Er is ook warmtegeleidende lijm dus op een smd onderdeel kan je ook een koelprofiel lijmen of gaten in de print voorzien om een koelprofiel vast te schroeven. Maar ik zou er niet zomaar vanuit gaan dat het goed komt want 2,5W is niet veel maar ook niet helemaal niets.

SMD of niet, 2,5 watt is en blijft 2,5 watt, dus het benodigde koeloppervlak is en blijft hetzelfde, of het nu een Vin of een print is.

Bij SMD opstelling kan laat je het geheel best niet zo warm worden. door de korte of geen pootjes gaan er krachten zijn die er voor zorgt dat onderdelen zich lostrekken uit de soldeer na X-tijd als er grote temperatuurschommelingen zijn.

Als het een schakeling is voor 230V ~ moet je ook nog de nodige kruipafstanden respecteren.

Kortom twee redenen om het in dit geval conventioneel te doen.

Ik vind 2.5W bij 2.5A optimistisch.

Waar bij een diode als nattevinger getal 0.6V gebruikt wordt, en bij een transistor 0.2V als saturatiespanning, is voor mij het natte-vingergetal voor een triac: "2 volt".

Nu kan het in de praktijk wat anders zijn, dus dan kan/moet je de getallen uit het datasheet gebruiken.

Als ik dat doe voor de BTA140 uit de openingspost, dan kom ik op rond de 1.25V voor "tot 5A". Het is niet zo slecht als mijn nattevinger getal, maar jij (en een aantal andere mensen hierboven) zijn te optimistisch met die 2.5W.

Voor lompe dingen als 230V schakelen met een triac blijf ik voorlopig bij de through-hole componenten. Ik hanteer een "max 1W" nattevinger regel voor SMD componenten. Je moet goede reden hebben en weten wat je met de warmte gaat doen als je daarboven komt. Reken eventueel met de RTJA uit het datasheet, maar hou rekening mee dat dit vaak met een 1" (2.54x2.54) koelvlak op de print wordt gemeten!

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Hensz

Golden Member

Op 16 mei 2021 16:07:35 schreef Christopher:
In mijn oorspronkelijke post sprak ik al van 2A à 3A.

Er staat wel bijvoorbeeld bij. Nu is het 'spreken van', komt dus niet erg vast of definitief over.

Op 16 mei 2021 18:17:45 schreef rew:
Ik vind 2.5W bij 2.5A optimistisch.

Staat gewoon zo in de datasheet.

Don't Panic!

Oké, allen bedankt van de extra info en delen van de ervaring!