Hice unos cálculos sabiendo que la Tj del Triac estaba a 58ºC con 20ºC de temperatura ambiente y la Resistencia de unos 735W (3,2A de consumo).
Es decir, cuando medí la temperatura del disipador y se estabilizó a 58ºC, considero que la temperatura de la unión del semiconductor (Tj, j de juction) es de 58ºC, hay transferencia de calor del semiconductor al encapsulado del Triac, del encapsulado al Disipador y del disipador al aire...
No hay que olvidar la temperatura ambiente, pues el aumento de calor es sobre ella.
Todo esto se traduce en una serie de resistencias térmicas, una transferencia de calor entre materiales, la transferencia no es la misma si tiene el Triac pasta térmica o no, si es de aluminio o es de vidrio o madera, son malos conductores del calor, los buenos conductores del calor lo son de la electricidad...
Según el datasheet de este TRIAC, la Tj máxima son 150ºC, a partir de ahí casca, pega un petardazo.. Como todo hay que dejar un margen de los valores máximos... la cadena de resistencias térmicas tiene que ser capaz de mantener la Temperatura de la unión del semiconductor por debajo de 150ºC, pero bastante por debajo, así alargaremos la vida del componente. Yo recomendaría por debajo de 100ºC.
A 58ºC es una temperatura muy alejada de los 150ºC para trabajar pero la obtengo con el disipador que puse (el de la foto) trabajando con una resistencia de 750W pero quiero subir a más potencia, cuánto se va a calentar??
Pues como compre un pack de 5 disipadores chinos, no tengo ni idea de la R térmica del disipador (Rth H), la H de Heatsink en inglés. Además lo corte para hacerlo más pequeño. pero tengo datos del Datsheet del Triac y me dice lo siguiente:
Que la Rth (j-a), que es la R termal entre la unión (juction) y el aire, es la temperatura que coge el componente respecto a la temperatura ambiente, este datop del datasheet es de 60ºC/W, es decir, si tenemos 20ºC de temperatura ambiente y el Triac tiene que trabajar disipando 1 W, se va a poner a 60ºC + 20ºC, es decir a 80ºC de temperatura, como está por debajo de los 150ºC no se va a fundir sin disipador. A 2W que tenga que disipar ya tenemos un problema, pues alcanzará de 140ºC y nos durará un telediario... La R térmica j-a, no se tiene en cuenta si ponemos al semiconductor un Disipador, ya que el calor en vez de pasar al ambiente (aire) pasa a el dispador por lo que tenemos una R térmica c-h (entre el encapsulado y el heatsink) y luego el HeatSink tiene un valor h-a, una R termal al ambiente...
Con el disipador el semiconductor forma un conjunto con varias resistencias termales en serie, es decir el propio semiconductor transfiere calor hacia el disipador a través de "contactos térmicos", el propio sílice hacia el disipador y el disipador hacia el aire... todo ello sobre la temperatura ambiente.
Hay otra resistencia vinculada al encapsulado del propio componente ya que también produce aumento de la temperatura, en este caso 2,2ºC por cada Vátio, es bajo pero no despreciable cuando el componente tiene que disipar unos cuantos W...
Aquí vemos los datos para el cálculo, la R térmica de 60ºC/W con disipador no la tendremos en cuenta ya que cambia al poner el disipador: Rth(c-h) + Rth(h-a).
Es importante montar muy bien el componente en el disipador con pasta térmica para que la transferencia sea máxima, disminuir la R térmica lo máximo posible. si está bien montado la Rth será inferior a 1ºC/W.
La potencia de disipación del componente no es la potencia de la resistencia que le pongamos, tiene que ver porque yo estoy poniendo unos 735W y pasa una corriente de 3,2A y esa corriente que pasa por el TRIAC lo calienta y esa es la potencia que tiene que disipar, y es que internamente tiene una resistencia el componente que hace que caiga una tensión, en este caso en el Triac y al atravesarle la corriente de 3,2 A lo caliente y tiene que disipar unos 3,6W... que según hemos visto lo van a calentar bastante!
por qué 3,6W, lo saco del datasheet.
Mi disipador, como digo que no sé que características tiene, puedo averiguarlas... porque la potencia por todas las R térmicas me dará la temperatura de la Tj a partir de la Temperatura ambiente Ta, por lo que hay que sumarla... recordemos que con unos 3,2A se estabiliza la temperatura 58ºC con 20ºC ambiente
Tj= Ta + ( Rth(j-c) + Rth Headsink ) * P => 58ºC = 20ºC + (2,2ºC/W + Rth Headsink) * 3,6W
Rth Headsink = (58 - 20 - 7,92) /3,6 = 8,4ºC/W
Ya he descubierto la Rth del dispador, realmente son: Rth(c-h) + Rth(h-a)
Como sé que he hecho muy bien la unión con pasta térmica y bien apretadito, supongo que la Rth(c-h) es de 0,5ºC/W
Por lo que el disipador tiene una Rth(h-a) aproximada de 8ºC/W, no está mal pero originalmente lo corte por la mitad para que no sea muy grande la caja.
Ahora sé que su valor original, medidas 10cm x 7cm es de 4ºC/W...
Ahora las pruebas las hago un triac, pero cuando use los dos Triacs se pondrá a 58ºC, no varía porque la potencia de disipación será la misma ya que están cada uno al mismo disipador y además al trabajar los dos se reparten el trabajo pero en conjunto disipan la misma potencia.
Para una Resistencia de 750W incluso 900W no voy a necesitar disipador y además si pongo la caja fuera a una temperatura de 10ºC pues todavía más margen, en verano no voy a poner la calefacción pero en invierno trabajara muy holgado, porque podemos tener temperaturas muy bajas.
Qué pasa cuando ponga la Truma a su máxima potencia, unos 1600W por ejemplo...
La corriente va a ser de 7 Amperios, la potencia según gráfica será de aprox. 7,5W, no es lineal ojo!
Con estos datos podemos calcular la Tj = 20ºc + (2,2ºC/W + 8,4ºC/W) * 7,5W = 20 + 10,6 * 7,5 = 99,5ºC
Es decir que puedo perfectamente manejar la resistencia del Truma de un valor de 1600W. la Tj está en 100º por debajo de la Tj máxima de 150ºC
Como además lo voy a poner fuera, en la parte posterior, cuando haga frío la temperatura será inferior y serán 70, 80ºC... Si además pongo un ventilador voy a bajar la temperatura 10, 20... grados sin problemas, por lo que la temperatura rondará los 60ºC...
Pues este el asunto de los dispadores, espero no aburrir... si detectáis algún error decidme....
Un saludo,
