放熱の計算

パワーMOS(IXFH96N15P)の放熱について、実測だけではなく計算してみました。

合計熱抵抗=RthJC+RthCS+RthSA

=0.31+0.21+0.16

=0.68℃/W

RthJC: チャネル~ケース間 RthCS: ケース~放熱器間 RthSA: 放熱器~空気間

RthJCとRthCSはFETのデータシートから。RthSAは放熱器(TDEX3132/100FMF12G)のデータシートから。

RthCSは、絶縁シートを使うと目標値が達成できないので、グリスのみを使います。

許容損失=((TjMAX × ディレーティング)-Tamb )÷ 合計熱抵抗

=((175℃×80%)-40℃)÷0.68℃/W

=147W (FET 1素子での限界値)

Tamb: 周囲温度

放熱器の合計熱抵抗最大値=((TjMAX×ディレーティング)-Tamb)÷許容損失

=((175×80%)-40℃)÷147W

=0.68℃/W

要求される放熱器の熱抵抗=合計熱抵抗-RthJC-RthCS

=0.68-0.31-0.21

=0.16℃/W

147W時のチャネル温度を計算すると

Tj=((RthJC+RthCS+RthSA)×許容損失)+Tamb

= ((0.31℃/W+0.21℃/W+0.16℃/W)×147W)+40℃

=140℃

と計算できます。

先日の実測値から計算すると、サンハヤトのグリスではRthCS=0.23℃/W、秋月のグリスではRthCSが0.17℃/Wと計算できました。上記の計算ではFETのデータシートから0.21℃/Wとしていますから、サンハヤトのグリスではわずかですが性能不足ですね。

(秋月のグリス HY-1で計算すると許容損失が147W→156Wとなります)

参考文献:

(書籍) トランジスタ技術SPECIAL 116号 「はじめての電源回路設計Q&A集」

(WEB) 水谷電機工業 ヒートシンクに関する基礎情報

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