Тепловое сопротивление выпрямителей: трюки маркетологов и истинное положение

Статья сочинена сотрудниками компании Diotec Semiconductor (Германия) по результатам рекламных исследований русского базара, в частности проанализировано использования диодов.

Характеристики полупроводниковых выпрямителей поступают 3-мя главными предельными чертами:

• наибольшее напряжение пробоя;
• наибольший пиковый ток;
• наибольшая температура кристалла.

Важнейшим ограничивающим параметром для выпрямителей приходит не наибольшее значение выпрямленного тока (I_fav), а конкретно предельная температура кристалла (T_jmax). Обе свойства соединены меж собой сквозь рассеиваемую мощность и величину теплового противодействия. Нужно держать в голове, что превышение возможной температуры чипа может привести к выходу ингредиента из строя.

Интересно отметить, что рекламщики компаний-производителей решают неизменные пробы сделать техно документацию наиболее симпатичной для юзеров. Они завышают значение I_fav, пытаясь этаким образом представить родные диоды наиболее мощными, чем у соперников. Фокус в принесенном случае состоит в попытке найти характеристики выпрямителя в мистических условиях эксплуатации либо при тепловом противодействии установки, не реализуемом на практике. Обычным ухищрением приходит Нормирование черт чипа для варианта его конструкции на гибридную подложку.

Все же законы физики распространяются на целых производителей диодов. Главным для принесенного варианта приходит надлежащее выражение, определяющее перегрев кристалла диода в зависимости от рассеиваемой мощности и теплового противодействия:

T_jmax = P_d x R_thja = V_f x I_fav x R_thja

Принесенная формула приходит приближенной, так как в ней не учитываются утраты, вызванные токами утечки, динамические утраты при обратном возрожденьи и температурная зависимость искреннего падения напряжения V_f.

Чтоб приобрести абсолютно корректный итог, надо сумму целых водящихся утрат умножить на величину теплового противодействия. При сравненьи черт выпрямителей не идет сопоставлять справочные значения I_fav, в то период как сопоставление искреннего падения напряжения V_f полностью корректно, так как это значение непосредственно соединено с масштабом кристалла и, следовательно, с его мощностью.

Приносите взглянем на нормальный график зависимости V_f от тока выпрямителя, приводимый в технических свойствах. Это обычное действие дозволит для вас сопоставить размахи чипов в компонентах, тот или другой вы собираетесь завоевать. Надо отметить, что принесенное утверждение не правосудно для скорых диодов, так как для их параметр V_f зависит от численности легирующих веществ золота (Au) либо платины (Pt), применяемых для убавления времени обратного возрожденья t_rr.

Некие изготовители определяют величину искреннего тока I_fav при коэффициенте наполнения 50%, желая фабричным эталоном приходит сто%. Это приносит им явную вероятность завышать нормы.

Из приведенного выше выражения для T_jmax видно, что понижение значения теплового противодействия «кристалл — окружающая среда» R_th(j-a) дозволяет наращивать значение I_fav и этот трюк также пространно применятся близко производителей.

Кривая понижения значения среднего выпрямленного тока в зависимости от температуры для варианта употребления дюралевой подложки, представленная на рисунке 1, приходит обычным образцом схожей рекламной хитрости. Для соперничающего устройства обычные обстановки эксплуатации поступают для выпрямителя «определенного печатную плату из эпоксистеклопластика либо стандартного субстанции FR4». В неких вариантах характеристики могут нормироваться для PCB иных разновидностей, все же, обычно, тепловое противодействие при всем этом оказывается еще выше.

Кривая для «дюралевой подложки» касается к случаю употребления диода в гибридной схеме. Явно, что таковая черта смотрится для юзера наиболее заманчиво, все же идет учитывать, что она правосудна только для наименее 1% употреблений! Тем не наименее, некие изготовители диодов публикуют только этакую кривую.

Технические свойства, приводимые в документации Diotec, постоянно нормированы из обстановки использования обыкновенных веществ PCB эпоксистеклопластик / FR4.

Иным методом корректного сопоставления приходит использование критерий измерения теплового противодействия. В приведенном образце, прибывающем достаточно обычным для промышленных употреблений, компонент устанавливается способом пайки на омедненную контактную площадку масштабом 1,3 × 1,3 мм на плате из эпоксистеклопластика. Изменяя обстановки пайки либо размах площадки, можнож уменьшить тепловое противодействие. С точки зрения разраба это чрезвычайно хорошо, так как понижение температуры чипа наращивает его срок работы и период выработки на отказ. Все же это еще и подсобляет рекламщикам завышать технические свойства компонентов, поэтому водитесь чрезвычайно внимательны при употреблении сходственных кривых.

Кривая, описывающая понижение нагрузочной возможности при повышении температуры, вообщем приходит основным источником ошибок. Явно, что при наибольшей температуре кристалла ток обязан быть нулевым, все же все другие участки свойства могут иметься употреблены в целях маркетинга. Это останавливается понятным, к примеру, при сопоставлении кривых, изображенных на рисунках 1 и 2. Обратите интерес на то, что в основном случае характеристики нормируются при данной температуре окружающей среды, а во втором — при температуре контактов ингредиента. Полное значение теплового противодействия smd диода включает 2 сочиняющих: тепловое противодействие «кристалл — вывод» и «вывод — контакт печатной платы». 2-ая количество данной свойства в большинстве практических употреблений вносит наиболее 90% в совместное значение. Это и приходит источником ошибок при употреблении кривой, нормированной для температуры заключений, тот или иной на практике ограничена значением не наиболее 95°C. 

Наклон осматриваемой нами кривой обусловливается тепловым противодействием установки, тот или иной во многом зависит от параметров печатной платы и топологии трассировки. С данной точки зрения черта, предоставляемая изготовителем диода, может оказаться очень оптимистичной. Точка начала перегиба кривой выбирается производителем и тоже употребляется как рекламный инструмент, повышающий привлекательность компонента. К примеру, диод, у тот или иной понижение тока начинается со 110°C, как будто нам наиболее могучим, чем выпрямитель, у тот или иной излом свойства происходит при 25°C. 

При сопоставлении 2-ух диодов также чрезвычайно полезно доставлять для себя их установку и метод корпусирования. К примеру, корпус MiniMELF располагает длину в итоге 3,5 мм, но при всем этом наличие мощных медных заключений, припаянных к кристаллу, значит, что тепло от него будет отводиться чрезвычайно действенно (сантим.. рис. 3). Это приходит очевидным превосходством такового разновидности корпуса перед smd-конструктивом c плоскими (сантим.. рис. 2) либо аксиальными решениями. Чем меньше поперечное разделение контакта, тем ужаснее тепловое противодействие и гуще возможная густота тока. Использование MELF технологии дозволяет компании Diotec создавать надежные выпрямительные диоды с номинальным током 1 А в маленьком корпусе MiniMELF, а в корпусе MELF-длиной 5 мм — с током до 3 А. 

Ценность технологий, применяемых при производстве выпрямителей, очевидно недооценена. 10-ки млрд диодов выпускается индустрией каждый год, посреди их выпрямители прибывают самыми знаменитыми компонентами силовой электроники Диоды рассеивают огромное численность мощности, они обязаны действовать при больших напряжениях и больших температурах кристаллов. С точки зрения характеристик надежности выпрямители используются в стрессовых условиях, но при всем этом находятся и под могучим ценовым давлением.

Один-одинехонек из путей увеличения надежности приходит понижение теплового противодействия и, следовательно, ватерпаса перенагревания. Так как значение этого параметра во многом зависит от параметров установки, юзерам рекомендуется уделять самое внимательно интерес тепловым чертам и измерять настоящие значения рабочих температур. При употреблении справочных предоставленных, предоставляемых производителями компонентов, надо тщательно анализировать обстановки нормирования характеристик и адаптировать их к настоящим режимам эксплуатации.

Джос Ван Лоо