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Disipadores para amplifcadores de potencia

Objetivos:Lograr realizar una correcta seleccin del disipador de calor.

Combinando los conocimientos que como alumnos hemos adquirido enelectrnica bsica, circuitos electrnicos, sistemas digitales.

Introduccin: El estudio trmico de los dispositivos de potencia esfundamental para el rendimiento ptimo de los mismos. Esto es debido a queen todo semiconductor, el uo de la corriente elctrica produce una prdida deenerg!a que se transforma en calor.

El calor produce un incremento de temperatura en el dispositivo. "i esteincremento es e#cesivo e incontrolado, inicialmente provocara una reduccinde la vida $til del elemento % en el peor de los casos lo destruir.

En Electrnica de &otencia la 'E(')*E'+C)- uega un papel mu% importanteen la optimizacin del funcionamiento % vida $til del semiconductor depotencia.

Temperatura del disipador (Td)Este valor se obtiene a partir de la potencia disipada &d, de la resistenciatrmica de la aleta 'd % nalmente de la temperatura ambiente /a. "ecalcular con cualquiera de estas e#presiones0La temperatura obtenida ser siempre inferior a la temperatura de la cpsulaaunque ser lo sucientemente alta en la ma%or!a de los casos como para nopoder tocar el disipador con las manos.

Esto no es motivo de preocupacin %a que se han tomado las medidasnecesarias como para que la temperatura de la unin disponga de un margende seguridad dentro de los mrgenes %a e#plicados.

DISIPADORS PARA A!P"I#I$ADORS D !DIA%A POT%$IA

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&D'*+, &D'-*+, &D'.*+, &D'/*+,

DISIPADORS PARA A!P"I#I$ADORS D A"TA POT%$IA

DISIPADORS PARA A!P"I#I$ADORS D 0A1A POT%$IA

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A"23%OS OTROS A$$SORIOS PARA DISIPADORS

Resistencias para Amplifcadores

4545- Resistencias t6rmicas'c 1 'esistencia unin2contenedor

'cd 1 'esistencia contenedor2disipador

'd 1 'esistencia del disipador

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/ 1 /emperatura de la unin

/c 1 /emperatura del contenedor

/d 1 /emperatura del disipador

/a 1 /emperatura ambiente

4545-5+ Resistencia 3nin ' $ontenedor (Rjc)

En este caso el foco calor!co se genera en la unin del propio cristalsemiconductor, de tal forma que el calor debe pasar desde este punto ale#terior del encapsulado.*eneralmente este dato lo suministra el fabricante, % depender del tipo decpsula del dispositivo. +parecer bien directamente o indirectamente enforma de curva de reduccin de potencia.4545-5 Resistencia $ontenedor ' Disipador (Rcd)

Es la resistencia trmica entre el semiconductor % el disipador.Este valor depende del sistema de acin del disipador % el componente, % delestado de planitud % paralelismo de las supercies de contacto, puesto que anivel microscpico, solo contactan por unos puntos, quedando huecos de aireque entorpecen la transmisin del calor.

/ambin depende del tipo de material que se interponga entre ambassupercies de contacto. Los elementos que se sit$an entre la cpsula % eldisipador pueden ser de dos tipos0a. &astas conductoras de calor, que pueden ser o no ser conductoras de laelectricidad.b. Lminas aislantes elctricas que se pueden emplear conuntamente consiliconas conductoras de calor como mica, 3elalm, etc. /ambin las ha%conductoras de calor que no precisan pasta de silicona.

El tipo de contacto entre cpsula % disipador podr ser04irecto.

4irecto ms pasta de silicona.

4irecto ms mica aislante.

4irecto ms mica aislante ms pasta de silicona.

El valor de esta resistencia trmica inu%e notablemente en el clculo de lasupercie % longitud que debe disponer la aleta que aplicaremos al dispositivoa refrigerar. Cuanto ms baa es 'cd menor ser la longitud % supercie de laaleta requerida.4545-54 Resistencia del disipador (Rd)

'epresenta el paso por conveccin al aire del uo calor!co a travs delelemento disipador. Este dato ser, en la prctica, la incgnita principal denuestro problema, puesto que seg$n el valor que nos d el clculo, as! ser eltipo de aleta a emplear. 4epende de muchos factores0 potencia a disipar,condiciones de la supercie, posicin de montae % en el caso de disipadoresplanos factores como el grosor del material % el tipo de encapsulado. &ara elclculo de la resistencia se pueden utilizar las siguientes frmulas0

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Este valor de 'a no es el que da el fabricante %a que ste la suministra sindisipador, % la que ha% que utilizar es con disipador. El fabricante la facilitacomo suma de 'c % 'ca puesto que ignora el tipo de disipador queutilizaremos.5na vez calculada la 'd se pasa a elegir la aleta refrigeradora. &ara la eleccinde la aleta, habr que tener en cuenta que el tipo de encapsulado del

dispositivo a refrigerar sea el adecuado para su montae en la aleta disipadoraque se ha%a elegido.4espus de cumplir la condicin anterior ha% que calcular la longitud o lasupercie del disipador elegido. &ara ello es necesario disponer de uno de losdos tipos de grcas que ofrecen los fabricantes de disipadores, la 'd 6longitud % la 'd 6 supercie."eg$n la grca de que se disponga se obtendr un valor de longitud o unvalor de supercie de disipador que ha% que montar para refrigeraradecuadamente el dispositivo semiconductor.4545-5- Resistencia 3nin ' Ambiente (Rja)

Como su nombre indica es la resistencia que e#iste entre la unin del

semiconductor % el ambiente. Con esta resistencia deberemos de distinguir doscasos, el de resistencia unin ambiente con disipador % sin disipador. Cuandose habla de resistencia unin ambiente sin disipador, nos referimos a laresistencia unin contenedor unto con la contenedor ambiente0Este valor lo suministra el fabricante en funcin del tipo de contenedor.Cuando se habla de la resistencia unin ambiente con disipador nos referimosa la suma de la resistencia unin contenedor 7'c8, la resistencia contenedordisipador 7'cd8 % la resistencia disipador ambiente 7'd80

Este valor no es conocido %a que var!a seg$n el tipo de disipador que se utilice.El valor de 'a depender de los valores de 'd % de 'cd. Como no es un valor

o, no e#iste una tabla de valores t!picos.