dissipatori
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- | Questa pagina tratta velocemente il problema della dissipazione del calore nei dispositivi elettronici di potenza. Per approfondire l' | + | Questa pagina tratta velocemente il problema della dissipazione del calore nei dispositivi elettronici di potenza. |
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+ | ===== Premessa ===== | ||
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+ | I componenti elettronici, | ||
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+ | `P_D=I_C V_(CE)` | ||
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+ | Se il transistor funziona in commutazione sarà comunque presente una tensione V< | ||
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+ | La potenza elettrica assorbita viene dissipata in calore che, sviluppandosi a partire dalla zona in silicio, si propaga prima a tutto il componente e poi verso l' | ||
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+ | ===== Un po' di teoria ===== | ||
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+ | Prima di procedere richiamiamo alcuni concetti legati alla trasmissione del calore: | ||
+ | * la temperatura misura lo stato di agitazione di un corpo e si misura in gradi Celsius o Kelvin((0°K = -273°C)) | ||
+ | * il calore è l' | ||
+ | * il calore scambiato nell' | ||
+ | * si parla regime termico quando tutto il calore fornito a un corpo viene ceduto all' | ||
+ | * la capacità termica quantifica l' | ||
+ | |||
+ | Ricordiamo poi che la trasmissione di calore può avvenire per: | ||
+ | * conduzione, tra due corpi in contatto o tra due zone di uno stesso corpo((gli urti tra molecole producono un trasferimento di energia)) | ||
+ | * convezione, dove un fluido, riscaldatosi per conduzione, si muove verso l' | ||
+ | * irraggiamento, | ||
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+ | Di questi tre fenomeni il primo è il più efficace e l' | ||
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+ | ===== Calcolo della temperatura di giunzione ===== | ||
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+ | Il procedimento seguente vale a regime termico (la temperatura non cambia nel tempo) e in regime elettrico stazionario (in continua o in regime periodico) e si basa sul concetto di **resistenza termica**. Questa è la resistenza che incontra il calore nel propagarsi da un corpo a temperatura maggiore verso uno a temperatura minore. Analiticamente vale: | ||
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+ | `R_(th)=(T_1 - T_2)/P_D` | ||
+ | |||
+ | dove il termine al numeratore è la differenza tra le due temperature e quello al denominatore è la potenza trasmessa (l' | ||
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+ | `T_J=T_A + P_D R_(th)` | ||
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+ | In pratica si procede così: | ||
+ | * la temperatura ambiente T< | ||
+ | * dai datasheet si ricavano: | ||
+ | * la potenza massima dissipabile dal componente nelle condizioni di esercizio((vedere anche la SOA (safe operation area) )) | ||
+ | * la temperatura massima di giunzione T< | ||
+ | * la resistenza termica tra giunzione e contenitore esterno (package) R< | ||
+ | * la resistenza termica (indicativa) tra contenitore e dissipatore (se presente) R< | ||
+ | * la resistenza termica tra giunzione e ambiente (senza dissipatore) R< | ||
+ | |||
+ | A questo punto si può usare la formula sopra per: | ||
+ | * ottenere l' | ||
+ | * calcolare T< | ||
+ | * ricavare la resistenza termica R< | ||
+ | |||
+ | ===== Analogia elettrica ===== | ||
+ | |||
+ | Per calcolare le temperature di giunzione, contenitore e dissipatore si può far ricorso ad un' | ||
+ | |||
+ | ^ grandezza termica ^ grandezza elettrica ^ | ||
+ | |temperatura|tensione| | ||
+ | |resistenza termica|resistenza| | ||
+ | |potenza dissipata|corrente| | ||
+ | |||
+ | Allora si può considerare il seguente circuito, dove la temperatura ambiente è rappresentata dal generatore di tensione e la potenza dissipata dal generatore di corrente. | ||
+ | |||
+ | {{: | ||
+ | |||
+ | Risolvendo il circuito è possibile risalire alla tensione dei punti intermedi (rispetto a massa) e quindi alla temperatura dei vari componenti. | ||
+ | |||
+ | /* | ||
+ | Osservando il circuito risulta ovvio che, a pari potenza dissipata (corrente), convenga avere una resistenza termica più bassa possibile | ||
+ | */ | ||
+ | |||
+ | ===== Dissipatori ===== | ||
+ | |||
+ | I dissipatori o radiatori servono a smaltire il calore generato su un dispositivo elettronico. Sono caratterizzati da: | ||
+ | * bassa resistenza termica R< | ||
+ | * una resistenza termica R< | ||
+ | In genere sono fatti in metallo - alluminio o, meglio ancora, rame - e presentano una grande superficie, spesso alettata((i dissipatori devono essere montati in modo che l' | ||
+ | |||
+ | ===== Risorse ===== | ||
+ | Per approfondire l' | ||
* dal libro di testo di Elettronica ed Elettrotecnica per la classe quarta: sezione 18B (analogia elettrica e problemi pratici) | * dal libro di testo di Elettronica ed Elettrotecnica per la classe quarta: sezione 18B (analogia elettrica e problemi pratici) | ||
* dal libro di testo di Tecnologie e Progettazione per la classe quarta: paragrafo 7 unità 4 del modulo 7 (trattazione sintetica) | * dal libro di testo di Tecnologie e Progettazione per la classe quarta: paragrafo 7 unità 4 del modulo 7 (trattazione sintetica) | ||
* dal libro di testo di Tecnologie e Progettazione per la classe terza: unità 3 del modulo 1 (teoria sulle sollecitazioni termiche) | * dal libro di testo di Tecnologie e Progettazione per la classe terza: unità 3 del modulo 1 (teoria sulle sollecitazioni termiche) | ||
- | + | * pagina Wikipedia sulla [[wpi> | |
- | ===== Traccia ===== | + | * [[http:// |
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