TIPOS Y CURVAS DE DISIPADORES

Anexo1. Ejemplo práctico, pg 1

Anexo1: Ejemplo práctico: 
Cálculo disipador con ventilación forzada.
Para clarificar conceptos y ver la verdadera utilidad del asunto, haremos el siguiente ejemplo práctico del 
cálculo del disipador para una potencia de 100W con 2 transistores de salida 2N3055.
El circuito térmico será:

Fig1: circuito térmico.
Tj:
Rjc:
Tc:
Rcd:
Td:
Rd:
Ta:Temperatura de juntura.
(Rth j­c) Resistencia juntura­cápsula.
Temperatura de cápsula.
(Rth c­d) Resistencia cápsula­disipador.
Temperatura disipador.
(Rth d­amb) Resistencia disipador­ambiente.
Temperatura ambiente.

Los fabricantes suelen dar un dato que es Rja, que es la resistencia juntura­ambiente; como su nombre lo indica es la resistencia que existe entre la unión del semiconductor y el ambiente. Con esta resistencia deberemos 
distinguir 2 casos, el de resistencia unión ambiente con disipador y sin disipador. Cuando se habla de 
resistencia unión ambiente sin disipador, nos referimos a la suma de la resistencia unión contenedor junto con la 
contenedor ambiente:

Rja = Rjc  Rca (1)
Este valor lo suministra en función del tipo de contenedor.Cuando se habla de la resistencia unión­ambiente con disipador nos refrimos a:

Rja = Rjc  Rcd  Rd (2)
Este valor no es conocido ya que varía según el tipo de disipador que se utilice.

Anexo1. Ejemplo práctico, pg 2

Datos:
Tj: Para las uniones de silicio el rango de Tjmax llega a los 200 ºC; pero se lo utiliza en una temperatura menor.

Tj =T Jmax k (3)
Donde:
k= 0,5 (dispositivo poco caliente).k= 0,6 (dimensión menor de la alete refrigeradora sin que el dispositivo se caliente demasiado).
k= 0,7 (máximo riesgo para el dispositivo).

T J = 200ºC .0 ,6 = 120ºC
Ta: Impongo que como máximo alrededor del disipador voy a tener 60ºC.
Rjc: Dada por el fabricante = 1,52ºC/W
Rcd: Por la tabla 1 tenemos que el contacto con mica + grasa siliconada es = 0,4ºC/W
Calculo: (buscamos obtener la resistencia disipador­ambiente)

Tc = T J −P d R JC (4)
Tc = 82ºC

Rd =

T C−T a 
RCD(5) Donde Pdmax es la máxima potencia a disipar por el transistor.
P dmax

Rd = 0,88ºC/W
Ahora debemos tener en cuenta si sobre nuestro disipador irán colocados uno o más elementos, ya que cambia 
la resistencia Rd que necesito dependiendo la cantidad de transistores; veamos para el caso de 2 transistores:

Fig 2: Circuito térmico para 2 fuentes de calor.

Anexo1. Ejemplo práctico, pg 3Supondremos que la situación (tanto eléctrica como física a efectos de transmisión de calor) es simétrica, ya 
que de lo contrario podría darse el caso de que uno de los componentes fuese receptor de calor del otro, lo que 
complicaría todo el cálculo amén de que podría darse el caso de que el componente que actué como receptor alcance una temperatura mayor a Tjmax. Bien, con esta limitación que hemos impuesto se podría simplificar el 
circuito térmico a este otro: 

Fig 3: Circuito térmico para 2 fuentes de calor simplificado.

−P d1 −P d2 

T d −T a
T d−T a
(6) (Rda: resistencia térmica disipador­ambiente).
= 0   ;   RDA =
RDA
P d1−P d2

Si Pd1 = Pd2 podemos afirmar que:

R da n elementos  = 

R da 1 elemento
(7)
n

Para nuestro caso teníamos que la Rd era 0,88ºC/W y ahora será Rd = 0,44ºC/W.Como el costo de los disipadores es elevado, hemos decidido fabricar uno propio con perfiles de aluminio en U.
Si vemos en la grafica 21 (pg 5) encontramos que la resistencia térmica para un disipador de 15 [cm] de largo y 
2,5[cm] de aleta es aproximadamente 4,5 ºC/W, lo cual es un inconveniente (no cumplo con Tj).

Anexo1. Ejemplo práctico, pg 4

Anexo1. Ejemplo práctico, pg 5

Tabla1: RcdAnexo1. Ejemplo práctico, pg 6

Anexo1. Ejemplo práctico, pg 7

Anexo1. Ejemplo práctico, pg 8

Podemos entonces:
1º)
Utilizar 2 perfiles en paralelo, y de dimensiones de aleta mayor; por ej: 3,8[cm]; con lo cual por 
similitud con el modelo 29 podemos asumir que llegaremos a tener en el mejor de los casos 2 ºC/W, que sigue 
siendo alto.
2º)...