Выберите радиатор для регулятора напряжения

Я должен рассеяться $2W$от регулятора напряжения. Это 7805 в упаковке TO-220. Таблица данных здесь.

Я впервые выбираю их, поэтому мне хотелось бы пересмотреть следующее решение, потому что я боюсь что-то упустить, так как этот звук действительно сложен для меня. Поэтому я изложу здесь все мои рассуждения.

$R_{thJC}$является 5 C°/Wдля пакета TO-220 и$R_{thJA}$есть 50 C°/W(таблица 3, стр. 7). Поскольку мне нужно будет рассеять, у 2Wменя будет теплоотвод без 100°чипа. Комната вокруг 21°.$T_{op}$это 0° to 125°так, чтобы быть в безопасности, мне определенно нужен радиатор. В этом случае он будет просто ходить 31°по этой формуле$Max_{ambiant}+ R_{thJC} \times W_{dissipated}$ или 21 + 50 * 2

But now I'm blocked. For the example I will take this heatsink. He's rated as 40 K/W. I assume K is for kelvin degrees. In that case does it means he's rated as 233°C/W ? I've found that formula :

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

Которые дают мне:

$21 + (2.5 \times (5 + 233) = 595°C$

Итак, что-то не так, так как это будет означать, что соединение между чипом и радиатором будет горячим на 600 ° ... Что я пропустил?

Обратитесь к википедии

Единицами теплового сопротивления СИ являются кельвины на ватт или эквивалентные градусы Цельсия на ватт (эти значения одинаковы, так как интервалы Δ1 K = Δ1 ° C).

K / W - это то же самое, что и C / W, и это потому, что они представляют собой разницу температур на ватт, а не абсолютную температуру.

Результат для вашего расчета с использованием радиатора 40K / W:
$21 + (2.5 \times (5 + 40)) = 112.5°C$

Кажется, существует некоторое неправильное представление о значении коэффициента K / W и охлаждающей способности данного радиатора.
Когда вы сравниваете два радиатора, чем ниже номинал K / W, тем лучше радиатор, тем ниже номинал K / W означает, что он может рассеивать больше мощности при меньшем повышении температуры.

В качестве примера:
радиатор 40K / W увеличивает температуру на 40 градусов Цельсия (выше температуры окружающей среды) для каждого ватта. Более эффективный радиатор (в отношении охлаждающей способности) представляет собой модель с более низкой номинальной мощностью K / W, например, 20K / W, поскольку температура будет увеличиваться только на 20 градусов Цельсия для каждого рассеиваемого ватта.

Вы можете решить проблему с нагревом так же, как проблему с током через резистор. Ток эквивалентен теплу, сопротивление - термическому сопротивлению, а напряжение - температуре.

Вы получаете 2 Вт теплового тока через серию тепловых резисторов: Rj-c (5K / W), добавьте 1K / W для несовершенного контакта между корпусом и радиатором, а также радиатор-воздух (40K / W). Всего 46K / W. При тепловом потоке 2 Вт это приведет к градиенту температуры 98 К: место соединения будет на 98 К выше температуры окружающего воздуха.

Сложный вопрос в таких расчетах состоит в том, насколько низко вы можете гарантировать, что окружающий воздух будет. Давайте предположим (максимум) 40C. Тогда (максимальная) температура перехода составляет 40 + 98 = 138 ° С.

(Fairchild) LM7805 указывает 125C как максимальную рабочую температуру при «абсолютных максимумах». Обратите внимание, что в принципе абсолютные максимумы НЕ могут использоваться для проектных расчетов, но на графиках, приведенных позже, есть кривые до 125C, поэтому на ЭТОЙ земле можно использовать цифру 125C.

125 <138, поэтому при температуре окружающей среды 40 ° C и 2 A радиатора может быть недостаточно. (Я говорю мощь , потому что я использовал худшие показатели регистра. Но как дизайнер, вы должны!)

Я предлагаю вам найти радиатор, который немного больше, нацелен на 20К / Вт. Это также сделает радиатор менее горячим для жесткого (но все же слишком горячим для удобного прикосновения! Подсчитайте для себя, насколько горячим он будет.).