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在先前的版本中,我们学会了通过给定的 关键参数计算固态继电器的基板温度。 那些是功率损耗 (负载电流 x 压降), 环境温度,以及散热器的阻抗。

所以既然我们学会了计算固态继电器的实际基板温度,那么这个温度意味什么呢?

基本上,它告诉我们固态继电器外部表面的最高温度,同样,它可以做为我们计算固态继电器内部温度的参考。

内部和外部阻抗?

一个安装在散热器上的固态继电器既有外部阻抗也有内部阻抗。两者主要的区别在于客户可以通过调整散热器尺寸和改变环境温度和气流等等来控制外部阻抗(Rs-a)。内部阻抗,无论如何,只能通过固态继电器设计与结构决定。制造商提供这个规格作为Rjb (热变电阻,结温(SCR)对基座平板),并且测量,如同散热器,(ºC单位瓦特消散量)。

固态继电器的Rjb 基本上告诉我们固态继电器的可控硅(SCR)硅片的传递热的效率。阻抗越低,继电器的传递热的效率越高。如同我们学习计算基板温度,可控硅(SCR)硅片和基板的温差是基于功耗和热阻抗的。加上先前计算基板温度的差别让我们可以估算出可控硅(SCR)硅片在应用中的实际温度。

计算基板温度(最新版本)                   计算可控硅(SCR)硅片的温度

    

通过使用以上公式,我们开始估计固态继电器内部可控硅(SCR)硅片的在给定应用参数下的实际温度。举例,假设我们90ACWD系列固态继电器在阻性加热应用设备中,带动60安培的负载电流。假定环境温度40度,满载以及1.0ºC/W的散热器为例。CW系列固态继电器的常规压降为1.0Vrms,并且90安培的CW的结温Rjb是0.13ºC/W(参照规格书)。需要注意的是规格书中的压降是电压的峰值。我们转换这RMS值

我们转换此成RMS值计算功率耗散,在这种情况下是1.3Vpk或0.9Vrms。然而,简单来说我们用1W/amp来计算。它留给我们一些余量,更重要的是便于计算。

在这个版本中,我们将在基板和散热片之间加入导热材料。导热材料将填满固态继电器的基板与散热器之见的细小空隙,这样可以更有效率的散热。没有导热垫片或者硅胶,基板与散热器之间的空隙足以隔断传热并发生故障。虽然导热材料的自身热阻非常低,但是为了计算精确也必须考虑。

在这种情况下,我们假设客户正在使用TP01(热阻为0.1ºC/W.)

A) 首先,我们必须计算用第一公式计算基板温度:

B) 然后,我们用他用它加上计算得到的内部温差来估算SCR硅片的温度:

这个例子中一旦温度稳定,硅片温度可以达到114ºC。在快达交流负载固态继电器中可控硅SCR硅片最大温度是125ºC。所以我们满足参数要求。然而,以下几点注意事项在计算硅片温度时必须考虑。

1) 经常确认散热片的阻抗并且将您的算术仔细检查! 根据以上公式,你可以看到影响散热器全部温度变化,算错结温Rjb 20%,误差大致+1.6ºC。 然而,错误估算散热器的阻抗20%,误差将在+/-12ºC之间。

2) 经常确认用于计算的环境温度确实是固态继电器/散热器面板的环境温度。这是个常规错误,散热器的自身温度上升也许增加周围的温度。必须也考虑这点。

3) 围绕这您的演算,为了更有把握。 在应用之中,留一点安全余量总是有一件好的事。

4) 做最坏的打算,正如第三点所述,留些余量空间。所以,如果周围环境温度可能极大的上升,则应采取响应的设计。这是电子产品在户外应用的共性。同样为气流损失、负载电流的上升等最坏的情况的设计,将避免令人不快的意外。

5) 当不确定时,请联系我们! 不幸地是,热量演算并不总是像我们先前举的例子这么简单。 这也是为什么我们在这里。 让我们帮助您!

结论:

现在,我们学会计算固态继电器中可控硅SCR硅片温度。我们已经在规格书中提供重要部分的曲线图来揭示这些信息。 当然, 它不是有趣的算术,但是他可以告诉你在给定的负载电流和环境温度下选用哪种散热器。可能使用较小的散热器可以省时省空间。学会计算温度可以选适合的散热器。

无论如何,综上所述,我们在这里帮助您处理问题,找到更多的关于散热器和热管理的信息。

 

另外一些有用的公式:

计算可控硅SCR的硅片温度

Tscr = Tamb + (Power x Rs-a) + (Power x Rjb) + (Power x .1ºC/W (Rtp))

计算最小要求的散热器阻抗

Rs-a = (125ºC -Tamb - (Rjb x Power)) / Power

计算最大负载电流 (给定散热器)

Imax = (125ºC - Tamb) / ((Rs-a x Vf) + (Rjb x Vf))

计算散热片热阻

Rs-a = (Tbp - Tamb) / Power

Rs-a = ((Tdie - (Rjb x Power)) - Tamb) / Power