TO-92 ne chauffe pas assez

Je contrôle un ventilateur CC par un AVR MCU et je suis curieux de connaître les caractéristiques thermiques d'un transistor 2N3904 NPN sur lequel le ventilateur est connecté.

En lisant la fiche technique du transistor , je trouve les valeurs suivantes:

R_{θ J - UNE} = 200^{\circ} C / W

$R_{\theta J-A} = 200\text{ }^{\circ}\text{C/W}$

R_{θ J - C} = 83,3^{\circ} C / W

$R_{\theta J-C} = 83.3\text{ }^{\circ}\text{C/W}$

Je m'attendrais à ce que la résistance thermique entre la température ambiante et le boîtier soit:

R_{θ C - UNE} = R_{θ J - UNE} - R_{θ J - C} = 116,7^{\circ} C / W

$R_{\theta C-A} = R_{\theta J-A} - R_{\theta J-C} = 116.7\text{ }^{\circ}\text{C/W}$

Autrement dit, je m'attendrais à ce que le cas augmente de dessus de la température ambiante pour chaque watt de puissance qui est mis à travers le transistor. $116.7\text{ }^{\circ}\text{C/W}$

Maintenant, en lisant la tension aux bornes du ventilateur avec mon multimètre, ainsi que le courant que le ventilateur consomme:

V = 11h45 V

$V = 11.45\text{ V}$

UNE = 73 mA

$A = 73\text{ mA}$

Je calcule maintenant la température du boîtier à laquelle je dois m'attendre:

P = V \times UNE = 0,83 W

$P = V \times A = 0.83\text{ W}$

T_{C} = T_{UNE} + P \times R_{θ C - UNE} = 18 + 0,83 \times 116,7 = 114,86^{\circ} C

$T_C = T_A + P \times R_{\theta C-A} = 18 + 0.83 \times 116.7 = 114.86\text{ }^{\circ}\text{C}$

Après avoir fait fonctionner le ventilateur pendant plus de 5 minutes, je continue de toucher le transistor et échoue lamentablement à me brûler le doigt. La température du boîtier est peut-être un peu supérieure à la température ambiante, mais pas assez chaude pour que je ressente une sensation de chaleur dans mes doigts.

Quelque part le long de la ligne, j'ai fait une énorme erreur dans ma compréhension de la conception thermique. Qu'est-ce que je fais mal?

transistors thermal power-dissipation

— Nikola Malešević
source

Bon travail formant une question cohérente et montrant votre travail.

— Matt Young

^ + 1, mais je ne comprends pas votre raisonnement pour la résistance thermique «cas-à-ambiante». La puissance est dissipée à la jonction et vous mesurez au cas, vous devez donc utiliser la valeur R_j-c dans votre calcul. Le boîtier chauffe 83,3C par Watt dissipé dans la jonction.

— vofa

A V_{C C}

$\small AV_{CC}$

@vofa R_j-c me donnerait la différence de température entre la jonction et le boîtier. Bien que cela soit utile, ce n'est pas ce que je peux mesurer avec mon doigt. Ce que je fais, c'est essayer de prédire la différence entre le boîtier et l'environnement, et cela correspond au monde réel lors du calcul correct de la puissance utilisée par le transistor.

— Nikola Malešević

@SamGibson La figure ci-dessus est très simplifiée. J'utilise en fait ATmega32 avec quelques capteurs de température, deux ventilateurs, une communication série, etc. Mais tout cela apporterait du bruit dans cette question. J'ai déjà des bouchons de découplage, ainsi que la suppression du bruit analogique. Merci pour le commentaire.

— Nikola Malešević

Le 0,83 W est la puissance qui entre dans le ventilateur, pas dans le transistor.

La puissance dissipée par le transistor est essentiellement la même valeur de courant, mais multipliée par la tension de C à E, qui n'est probablement que de l'ordre de 200-300 mV lorsqu'elle est saturée. Cela ferait de la dissipation du transistor quelque chose comme 15-20 mW, ce qui vous donnera une augmentation de la température de quelques degrés tout au plus.

— Dave Tweed
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Cela a du sens, merci. J'ai mesuré une chute de tension de 170 mV entre le collecteur et l'émetteur, ce qui m'a donné une élévation de température de 1,45 degrés Celsius, correspondant à la sensation sur mes doigts. Splendide! Le reste de mon raisonnement est-il valable?

— Nikola Malešević

Eh bien, jusqu'à un certain point. Oui, il est possible d'ajouter et de soustraire des résistances thermiques de cette manière. Cependant, gardez à l'esprit que la valeur de la résistance "du cas à l'ambiante" est fortement influencée par des choses comme toucher le boîtier avec votre doigt, ou même combien vous respirez dessus, donc essayer de prédire une élévation de température particulière va être sous réserve de toutes sortes d'erreurs.

— Dave Tweed