Even een wijziging in de berekening van de thermische weerstand. Had hierin een fout in zitten welke behoorlijke gevolgen heeft.
@Tidak Ada en gelijk voor de andere een rekensom zodat ze ook zelf kunnen rekenen.
Ik ga uit dat je voeding 2A kan leveren op een AC ingang van 36V
Als je wilt berekenen hoeveel stroom je transformator veilig kan leveren doe dan Iac (wisselstroom) x 0,63.
Ik ga in eerste instantie uit van 2 darlington transistoren, dit kan later mogelijk niet voldoende zijn.
Ure (spanning over de emitor weerstand) = I x R = 1 x 0,33 = 0,33V
Waarom maar 1A, je stroom verdeeld ongeveer over beide transistoren. Bij meerdere transistoren dus gewoon Imaxuit / aantal transistoren.
Utransistor = 3V
Check hiervoor de datasheet om te kijken wat de verzadigings spanning is (Uce) en neem hier wat extra speling bij.
Ugelijkrichter = 1,4V
Check hiervoor ook de datasheet. Vooral de grafiek waarin de stroom wordt uitgezet t.o.v. de Uf. Zodra je meer stroom er doorheen laat lopen des te hoger de Uf wordt.
Uacmin = 36V - 10% = 32,4V
Uacmax = 36V + 5% = 37,8V
Urimpel = 0,01 x (Ic / C) = 0,01 x (2A / 0,0098F) = 2,04V
De condensator waarde wordt in hele farads ingevuld
Uuitmin = (Uac x √2) - Ugelijkrichter - Utransistor - Urimpel - Ure
Uuitmin = (32,4 x √ 2) - 1,4 - 3 - 2,04 - 0,33 = 39V
Dit is de maximale uitgangsspanning van de voeding, veiliger is om meer ruimte te nemen.
Utransistormax = (Uacmax x √2) - Ugelijkrichter - Ure
Utransistormax = (37,8 x √ 2) - 1,4 - 0,33 = 51,72V
Ptransistor = Utransistormax x I = 51,72 x 2 = 103,44W
Dit is het maximale vermogen wat de transistor moet weg koelen bij een kortsluiting (storingen niet meegenomen waardoor de condensator hoger geladen kan zijn)
Nu kijken we in de datasheet bij de SOA (safe operation area) hoeveel stroom continue BDW93C (uitgaande van de originele transistor), dit is ongeveer bij de kortsluit spanning iets meer als 1A. Geen probleem hier dus.
Nu het koelen, ik ga uit van de volgende specificaties
Thermische weerstand BDW93C 1,5°C/W staat in de datasheet
Thermische weerstand isolatie materiaal 1°C/W check ook hiervoor de datasheet
Thermische weerstand koellichaam 1,5°C/W ook de datasheet of los opgegeven
De totale thermische weerstand is de som van alle thermische weerstanden opgeteld of te wel hier in het voorbeeld 4°C/W.
Aangezien er 2 darlington transistoren geplaatst zijn en uitgaande van op hetzelfde koellichaam halveert de thermische weerstand voor de darlinton transistor en van het gebruikte isolatie materiaal, de thermische weerstand van het koellichaam blijft gelijk en moet worden opgeteld. We komen bij 2 stuks dus op (1,5°C/W / 2) + (1°C/W / 2 ) + 1,5°C/W = 2,75°C/W.
De temperatuur stijging t.o.v. de omgevingstemperatuur wordt dan
103,44W x 2,75°C/W = 284,46°C
Dit is wel een probleem aangezien de transistor te heet wordt en dus kapot gaat. (De omgevingstemperatuur is nog niet meegenomen maar bij een temperatuur van -90°C werk ik toch niet zo lekker )
Check in de datasheet wat de maximale chip temperatuur mag zijn en probeer hiervan zo ver mogelijk bij weg te blijven.
Er zijn een aantal opties om dit toch te laten werken
- beter of geen isolatie materiaal. Maar geen isolatie materiaal heeft een flink nadeel dat het koellichaam onder spanning komt te staan. Daarbij levert het nog niet de winst op waar we naar zoeken.
- Groter koellichaam. Kan een oplossing zijn echter is dit relatief duur en de transistoren moeten goed verdeeld zitten over het koellichaam om wel de specificaties te kunnen halen.
- Meer darlinton transistoren. Relatief de goedkoopste oplossing, de maar is alleen wel let op hoeveel stroom de stroombron kan leveren en de opamp kan sinken.
Het wordt een lastig verhaal om met deze specificaties een veilig werkende schakeling te maken. We moeten op zoek gaan naar betere componenten om dit voor elkaar te krijgen.
Eerste is een andere darlinton transistor, de TIP142. Nemen er gelijk 4 i.p.v. 2.
Deze heeft een betere Rthjc van 1°C/W.
Beter isolatie materiaal, keramische isolatoren hebben een betere thermische weerstand, neem er een van 0,1°C/W
Betere koellichaam, wordt wel een aardig blok. Neem voor het voorbeeld even een van 0,9°C/W
Hiermee redden we het nog niet, we moeten een serieus vermogen weg koelen en rekening houden met de SOA specificaties van de transistor.
103.44W x ((1°C/W / 4) + (0,1°C/W / 4) + 0,9°C/W) = 121,542°C temperatuur stijging. Bij een omgevingstemperatuur van 31°C komt de chip boven de maximale temperatuur van 150°C uit.
Een oplossing zou kunnen zijn door 2 koellichamen te gebruiken en ieder 2 transistoren te monteren. Het te koelen vermogen wordt hierdoor gehalveerd waardoor de temperatuur stijging minder wordt.
Nog een tip van Tidak Ada, check hoe de fabrikant van het koellichaam de specificatie heeft gemeten. Een andere manier van monteren geeft een slechtere thermische weerstand.
[Bericht gewijzigd door
MdBruin
op donderdag 24 maart 2016 13:21:09
(17%)