Dissipadores de Calor

[alessandro]

Apesar da vasta literatura na net, ainda não consegui uma equação que transforme os coeficientes de temperatura contidos no datasheet de um amplificador de ádudio para o dimensionamento da area de um dissipador.

Preciso elaborar um trabalho na qual uma das questões é o dimensionamento do dissipador.

Alguém usa alguma fórmula de transferencia de calor para chegar a área do dissipador?

[MOR_AL]

Olá Alessandro.

Eu uso a seguinte fórmula.

Teta c a = 500 / A,

Onde:
"Teta c a" é a resistência térmica entre o case e o ambiente, na unidade graus celcius por watt.
"A" é o valor da área de uma placa de alumínio (um lado apenas), em cm2, geralmente quadrada, montada na vertical (ambos os lados livres para dissipar), com espessura de 2 mm. O componente ficaria posicionado no cruzamento das diagonais.

Para saber (aproximadamente) o valor da resistência térmica de um dissipador comercial, somo todas as áreas verticais (um lado apenas) em cm2, e geralmente dou um fator depreciativo (multiplico por 8/10). Este seria o valor de "A"

No manual da National "Voltage Regulator Handbook" tem muita coisa a respeito.

MOR_AL

PS: Você sabe a relação entre os diversos parâmetros com o circuito elétrico equivalente?

Potência dissipada no componente (W) --- Fonte de corrente.
Temperatuta (graus Célcius) --------------- Tensão.
Resistência térmica (graus Célcius / W) --- Resistor

[alessandro]

Ok MOR_AL, grato.

Agora esta resolvido.

[alessandro]

MOR_AL,

Da onde vem os 500/A?

Você conhece alguma tabela com valores comerciais de dissipadores com referencia a resistencia termica calculada?

[MOR_AL]

Olá Alessandro.

Esta fórmula é antiga. Não me lembro mais de onde veio. O que sei é que é uma aproximação de um estudo sobre o assunto.

Tabela que associa dissipadores a valores de resistência térmica é a coisa mais difícil de se achar. Eu não conheço. Uso o procedimento que te falei antes.
Há um modo de você conseguir obter o valor da resistência térmica mais apuradamente, mas acho que não vale a pena , só em casos especiais. O que normalmente se faz é superdimencionar o dissipador .

O método é o seguinte:

1 - Pegue um transistor com o valor de Rjc conhecido.
2 - Aplique uma condição de corrente e tensão sobre ele. Você calcula a potência gerada nele (Pec(W) =~ Ic * Vce, ou Pec(W) = Ic * Vce + Ib * Vbe).
3 - Coloque o dissipador no transistor. Este dissipador tem a resistência térmica de Rca (desconhecida). Use o mínimo de pasta térmica. A pasta térmica é um excelente condutor térmico para espessuras da ordem de micrometro, para distâncias da ordem de décimo de milímetro é uma M@#$a. A idéia é ocupar as micro distâncias entre o dispositivo semicondutor e o dissipador, existentes devido às imperfeições nas faces ou do dispositivo ou do dissipador.
4 - Coloque um termômetro para medir a temperatura ambiente (a cerca de 1m do dissipador) e outro, este de preferência do tipo termopar, com a preocupação de que ele não "dissipe" quase nada, encostado no metal do transistor e no metal do dissipador, o mais próximo possível do centro do transistor, onde seria gerado o calor. Na verdade o ideal seria fazer a experiência em outros pontos semelhantes e tirar a média das temperaturas.
5 - Ligue o circuito e aguarde cerca de 20 minutos para a temperatura se estabilizar no sisteminha. Deve-se evitar circular em volta durante este período, pois as temperaturas se alteram.
5 - Meça as duas temperaturas. Chame-as de Tc (case) e de Ta (ambiente).

Agora observe o circuito postado anteriormente que você vai entender.

6 - Calcule Tc - Ta e divida por Pec. Rca (graus celcius / Watt)= (Tc - Ta) / Pec.
7 - Calcule Tj = Tc + Pec * Rjc. Tj tem que ser menor que o valor de TjMáximo, que normalmente está em 150 graus.

Abraços.

MOR_AL
PS: Nunca calcule um dissipador para a condição de Tj = TjMáx do componente. Dê sempre uma folga entre TjMáx esperado ( no projeto) e TjMáx do componente.