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da **DirtyDeeds** » 14 mar 2011, 16:40

gohan ha scritto:Il dissipatore deve essere appunto di circa 1.5 ºCW = [200º - 25º] / 115

NO

Quella sarebbe la resistenza termica totale (massima ammissibile) tra giunzione e ambiente. Tu hai bisogno di dissipare circa 80 watt, quindi

$\Theta_\text{ja} < \frac{T_\text{j,max}-T_\text{a}}{P_\text{D}}\approx \frac{200\,{}^\circ\text{C}-25\,{}^\circ\text{C}}{80\,\text{W}}\approx 2{,}2\,{}^\circ\text{C}/\text{W}$

Dal data sheet si ha anche $\Theta_\text{jc}\approx 1{,}5\,{}^\circ\text{C}/\text{W}$ , da cui

$\Theta_\text{ca} = \Theta_\text{ja}-\Theta_\text{jc}< 2{,}2\,{}^\circ\text{C}/\text{W}-1{,}5\,{}^\circ\text{C}/\text{W} = 0{,}7\,{}^\circ\text{C}/\text{W}$

A questo valore, bisogna ancora togliere la resistenza termica di contatto tra contenitore e dissipatore (alcuni decimi di grado al watt). Come vedi ti rimane ben poco e saresti veramente al limite. Andrebbe un po' meglio ventilando.

da **simo85** » 14 mar 2011, 23:08

Ok. Però io avevo capito che quanto più si riscaldava il transistore più circolava corrente in esso, essendo la fonte da 13.8V e 20A non regolabili, il 2N3055 avrebbe dato morte certa più o meno..
Quindi a parte che dopo che questo valore mi avrebbe lasciato, io ho effettuato il calcolo in base a quello. Sono stato io uno stupido a collegare il circuito alla mia fonte, ed aggiunta ho fatto male i calcoli a quanto sembra.. #-o

da **DirtyDeeds** » 14 mar 2011, 23:45

Sono due aspetti diversi. La condizione che ho determinato sopra per la resistenza termica tra la giunzione e l'ambiente deve essere sempre e comunque soddisfatta, indipendentemente dal circuito in cui è inserito il BJT.

La condizione imposta dalla fuga termica (appena ho tempo ti faccio vedere i calcoli in un caso semplificato) è legata alla stabilità della polarizzazione del circuito, quindi dipende anche dal particolare circuito in cui è inserito il BJT.

Tutte e due le condizioni impongono che la resistenza termica $\Theta_\text{ja}$ debba essere minore di un certo valore: ovviamente, vince la condizione più restrittiva.

da **simo85** » 19 mar 2011, 3:51

DirtyDeeds ha scritto:La condizione imposta dalla fuga termica

Ciao DirtyDeeds, mi puoi solamente chiarire questo dettaglio per favore? Mi piacerebbe impararne qualcosa di più. Ovviamente quando puoi. :ok:

da **DirtyDeeds** » 2 apr 2011, 22:25

Oops!, mi ero scordato questo argomento! :oops:

Adesso rimedio, però su un circuito un po' più semplice del tuo (sono troppo pigro per fare i calcoli sul tuo :mrgreen:

). A lezione avete già fatto la reazione? Senza quella parte di teoria, ti potrebbe risultare un po' difficile seguire il ragionamento.

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Il circuito che vedremo è quello qua sopra. Come detto, la reazione positiva che potrebbe portare alla fuga termica è la seguente: aumentando la potenza dissipata, aumenta la temperatura dei transistori -> aumenta la corrente di collettore -> aumenta di la potenza dissipata. Una reazione positiva, però, può essere stabile se il gudagno d'anello

è, in modulo, minore di 1: |T|<1

.

Vediamo allora di calcolare il guadagno d'anello per la reazione data sopra, e vediamo a quali conclusioni ci porta l'imposizione condizione |T|<1

.

Per determinare il guadagno d'anello, possiamo immaginare di imporre una variazione alla temperatura di giunzione: chiamiamo questa variazione di prova $\Delta T_\text{j,t}$ . Seguendo la catena di eventi indicata precedentemente, alla fine della catena otterremo un'altra variazione di temperatura (di "ritorno") che indicheremo con $\Delta T_\text{j,r}$ . Il guadagno d'anello sarà allora dato dal rapporto

$T = -\frac{\Delta T_\text{j,r}}{\Delta T_\text{j,t}}$

Nel circuito sopra, la corrente di collettore è data dall'equazione

$I_\text{C}\approx I_\text{S}\text{e}^{V_\text{BB}/V_T}\qquad\qquad (1)$

dove sia $I_\text{S}$ che V_T

sono parametri dipendenti dalla temperatura di giunzione. La variazione di $I_\text{C}$ causata da una variazione di temperatura $\Delta T_\text{j,t}$ vale allora

$\Delta I_\text{C}\approx \frac{\partial I_\text{C}}{\partial T}\Delta T_\text{j,t}$

Partendo dall'equazione (1) non è difficile dimostrare che

$\frac{\partial I_\text{C}}{\partial T} = -g_\text{m}\frac{\partial V_\text{BE}}{\partial T}$

dove $g_\text{m} = I_\text{C}/V_T$ è la transconduttanza del transistor e

$\frac{\partial V_\text{BE}}{\partial T}\approx -2{,}1\,\text{mV}/{}^\circ \text{C}$

è il coefficiente di temperatura della tensione base-emettitore $V_\text{BE}$ a corrente di collettore costante.

Poiché la potenza dissipata dal transistor è $P_\text{D} \approx V_\text{CC}I_\text{C}$ , la variazione della potenza dissipata sarà

$\Delta P_\text{D} \approx V_\text{CC}\Delta I_\text{C}\approx -V_\text{CC}\,g_\text{m}\frac{\partial V_\text{BE}}{\partial T}\Delta T_\text{j,t}$

Infine, poiché $T_\text{j} = \Theta_\text{ja}P_\text{D}+T_\text{a}$ , la variazione di ritorno della temperatura di giunzione sarà

$\Delta T_\text{j,r} \approx \Theta_\text{ja}\Delta P_\text{D}\approx -\Theta_\text{ja} V_\text{CC}\,g_\text{m}\frac{\partial V_\text{BE}}{\partial T}\Delta T_\text{j,t}$

da cui

$T = -\frac{\Delta T_\text{j,r}}{\Delta T_\text{j,t}} = \Theta_\text{ja} V_\text{CC}\,g_\text{m}\frac{\partial V_\text{BE}}{\partial T}$

Nota che T<0

perché $\partial V_\text{BE}/\partial T<0$ e ciò indica che la reazione è positiva. Imponendo |T|<1

, si ha

$\Theta_\text{ja} < \left(g_\text{m}V_\text{CC}\left|\frac{\partial V_\text{BE}}{\partial T}\right|\right)^{-1}$

Considerando $I_\text{C}\approx 6\,\text{A}$ e $V_\text{CC}\approx 14\,\text{V}$ , a me viene $\Theta_\text{ja} < 0{,}15\,{}^\circ \text{C/W}$ , una condizione evidentemente impossibile da realizzare. Ciò significa che con un circuito come quello sopra, nelle condizioni di corrente e tensione imposte, indipendentemente dalle dimensioni del dissipatore, il transistor si distruggerebbe per fuga termica.

Un modo semplice per evitare tale fenomeno è quello di ridurre la transconduttanza $g_\text{m}$ , inserendo una resistenza in serie all'emettitore.

Appena riesco ti darò qualche indicazione per valutare il fenomeno sul tuo circuito. Nel frattempo però, se non l'hai già fatto, leggiti questo.

da **simo85** » 2 apr 2011, 23:29

Grazie DirtyDeeds =D>

Si abbiamo fatto il test in laboratorio, ovviamente con la fonte di alimentazione regolabile ed a limitazione di corrente.
Il circuito è molto utile per verificare se la fonte di alimentazione è stabilizzata o meno.
Per quanto riguarda il dissipatore, beh, avrei potuto scaldarci la briosche.. :mrgreen:

Attualmente sono al lavoro e mi è impossibile leggere l'articolo di IsidoroKZ iOi

, ma sicuramente appena ho i sufficienti minuti liberi gli dedicheró il mio tempo, anche perché sto finendo la relazione di studio sul circuito e mi piacerebbe ampliarla un po' di più con questi concetti.

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