Как найти подходящий кулер/радиатор для Mosfet?

Для начала нужно определить, какая мощность рассеивается на транзисторе. Второй фактор — это максимальная температура окружающей среды, которую вы ожидаете от транзистора. Наконец, решите, какую максимальную температуру вы хотите получить на самом транзисторном чипе... возможно, 75°C будет хорошей целью. Вычтите температуру окружающей среды из максимальной температуры кристалла транзистора, и вы получите максимальное повышение температуры от кристалла транзистора до внешней поверхности радиатора. Разделите разницу температур на рассеиваемую мощность, и вы получите значение теплового сопротивления .в °C/Вт (градусов C на ватт). Это максимальное тепловое сопротивление, которое вы можете обеспечить от кристалла транзистора до окружающего воздуха. Узнайте тепловое сопротивление самого корпуса транзистора. Для транзистора, который вы перечислили выше, это указано в техническом паспорте как «Тепловое сопротивление перехода к корпусу» и имеет значение 6,25 ° C / Вт. Теперь вычтите тепловое сопротивление корпуса транзистора из общего допустимого теплового сопротивления, которое вы рассчитали ранее. Теперь идите в каталоги и ищите радиатор, который подходит для корпуса ТО-220 и имеет тепловое сопротивление, в неподвижном воздухе, равное или меньшее этого значения.

Поскольку компонент рассеивает энергию (мощность в течение некоторого времени), он нагревается. Сколько будет зависеть от используемых материалов и их массы. Таким образом, температура будет продолжать расти, но в то же время деталь начнет отдавать тепло в окружающую среду, и она будет терять больше тепла, когда разница температур с окружающей средой станет больше. При определенной температуре достигается равновесие, когда подвод тепла равен отводимому теплу.

Вы можете сравнить разницу температур с разностью напряжений, а поток энергии с током. В электричестве отношение между ними есть сопротивление, как и соответствующий параметр в термодинамике: тепловое сопротивление . Чем ниже тепловое сопротивление, тем больше тепла может быть отведено, и тем ниже будет разница температур.

В техническом описании в абсолютных максимальных рейтингах указано, что температура перехода не должна превышать 150 °C. Допустим, мы в безопасности при 125 °C. В техническом описании также указаны два тепловых сопротивления:

Соединение с корпусом: 6,25 К/Вт (*)
Соединение с окружающей средой: 83,3 К/Вт

Последний намного выше, потому что это конвекционный теплообмен, в то время как первый является кондуктивным. Конвекция также допускает более низкие значения, но тогда требуется гораздо большая поверхность контакта с окружающим воздухом, и это именно то, что дает нам радиатор.

Прежде чем мы сможем продолжить, нам нужна некоторая информация: какую мощность вы хотите рассеять на полевом транзисторе? Допустим, 10 Вт (всегда можно сделать расчет еще раз для другой мощности). Также предположим, что температура окружающей среды составляет 30 °C. Тогда разница температур между спаем и окружающей средой составляет 95 °C для 10 Вт, поэтому мы можем позволить себе общее тепловое сопротивление только 9,5 К/Вт. Это немного, если учесть, что мы уже использовали 2/3 этого количества для соединения с корпусом (6,25 К/Вт — довольно высокое значение). Теперь, как и при последовательном соединении электрических сопротивлений, вы добавляете тепловые сопротивления, чтобы получить общее значение. Если оценить сопротивление между корпусом и радиатором в 1,5 К/Вт (потребуется достаточное количество термопасты и хороший механический контакт), то получим 9,5 К/Вт - 6,25 К/Вт - 1,5 К/Вт = 1,75 К/Вт.

Время для покупок! У Digikey есть несколько радиаторов, которые подходят по всем параметрам, большинство довольно дорогие (радиаторы дорогие !), но этот вроде ничего: подходит для ТО-220 и 0,5 К/Вт, естественный обдув. При принудительном обдуве она будет ниже.

Вы также можете рассчитать обратное: какое рассеивание мощности я могу позволить себе с этим радиатором?

$P = \dfrac{125 °C - 30 °C}{6.25 K/W + 1.5 K/W + 0.5 K/W} = 11.5 W$

(*) Некоторые люди предпочитают K/W, другие °C/W, но, поскольку речь идет о разнице температур, оба эквивалентны.