Escolha um dissipador de calor para o regulador de tensão

Eu tenho que dissipar de um regulador de tensão. É um 7805 em um pacote TO-220. A folha de dados está aqui.$2W$

É a primeira vez que eu escolho esses itens, então gostaria de fazer uma revisão da decisão a seguir, porque tenho medo de perder algo, pois esse som é realmente complicado para mim. Então eu vou colocar você aqui todo o meu raciocínio.

$R_{thJC}$ é 5 C°/Wpara o pacote TO-220 e é (tabela 3, página 7). Como vou precisar me dissipar , terei sem dissipador de calor no chip. A sala está ao redor . é para ser seguro, eu definitivamente preciso de um dissipador de calor. Nesse caso, ele será baseado na fórmula ou$R_{thJA}$50 C°/W2W100°21°$T_{op}$0° to 125°31°$Max_{ambiant}+ R_{thJC} \times W_{dissipated}$21 + 50 * 2

Mas agora estou bloqueado. Para o exemplo, vou usar este dissipador de calor . Ele é classificado como 40 K/W. Suponho que K é para graus Kelvin. Nesse caso, significa que ele é classificado como 233°C/W? Eu encontrei essa fórmula:

$Max_{JunctionTemp} >= Max_{AmbientTemp} + (W_{Dissipated} \times (R_{thJC_{C°/W}} + R_{thHeatSink_{C°/W}}))$

O que me dá:

$21 + (2.5 \times (5 + 233) = 595°C$

Então, há algo errado, pois isso significa que a junção entre o chip e o dissipador de calor será 600 ° quente ... O que eu perdi?

Consulte a Wikipedia

As unidades SI de resistência térmica são kelvins por watt ou graus equivalentes Celsius por watt (as duas são as mesmas desde que os intervalos Δ1 K = Δ1 ° C).

K / W é o mesmo que C / W e é porque eles representam uma diferença de temperatura por watt, em vez de uma temperatura absoluta.

O resultado para o seu cálculo usando um dissipador de calor de 40K / W é:
$21 + (2.5 \times (5 + 40)) = 112.5°C$

Parece haver algum conceito errado sobre o significado da classificação K / W e a capacidade de resfriamento de um determinado dissipador de calor.
Quando você compara dois dissipadores de calor, quanto menor a classificação K / W, melhor o dissipador de calor, uma classificação K / W mais baixa significa que ele pode dissipar mais energia com menos aumento de temperatura.

Como exemplo:
um dissipador de calor de 40 K / W aumenta a temperatura em 40 graus Celsius (acima da temperatura ambiente) para cada Watt. Um dissipador de calor mais eficiente (em relação à capacidade de resfriamento) é um modelo com classificação K / W mais baixa, como por exemplo 20K / W, porque a temperatura aumentará apenas 20 graus Celsius por cada watt dissipado.

Você pode resolver um problema de calor da mesma maneira que resolveria um problema de corrente através de um resistor. Corrente é equivalente ao calor, resistência é resistência térmica e tensão é temperatura.

Você tem 2W de corrente de calor através de uma série de resistores de calor: Rj-c (5K / W), adicione 1K / W para o contato imperfeito entre o gabinete e o dissipador de calor e o dissipador de calor para o ar (40K / W). O total é 46K / W. Com um fluxo de calor de 2W, isso causa um gradiente de temperatura de 98 K: a junção será 98K mais quente que o ar ambiente.

Uma pergunta difícil nesses cálculos é quão baixo você pode garantir que o ar ambiente seja. Vamos assumir (no máximo) 40C. Então a temperatura (máxima) da junção é 40 + 98 = 138C.

O (Fairchild) LM7805 lista 125C como temperatura operacional máxima sob os 'máximos absolutos'. Observe que, em princípio, o máximo absoluto NÃO pode ser usado para cálculos de projeto, mas os gráficos mais tarde têm curvas de até 125 ° C; portanto, nesse ponto, o valor de 125 ° C é aceitável.

125 <138, portanto, com uma temperatura ambiente de 40 ° C e 2A, o dissipador de calor pode não ser suficiente. (Eu digo que sim porque usei os piores casos. Mas como designer, você deveria!)

Eu sugiro que você encontre um dissipador de calor um pouco maior, mire em 20K / W. Isso também tornará o dissipador de calor menos quente para os mais difíceis (mas ainda muito quente para tocar confortavelmente! Calcule por si mesmo qual será o calor).