TO-92が十分に熱くない

AVR MCUでDCファンを制御していますが、ファンが接続されている2N3904 NPNトランジスターの熱特性に興味があります。

トランジスタのデータシートを読むと、次の値が見つかりました。

R_{θ J - A} = 200^{\circ} C / W

$R_{\theta J-A} = 200\text{ }^{\circ}\text{C/W}$

R_{θ J - C} = 83.3^{\circ} C / W

$R_{\theta J-C} = 83.3\text{ }^{\circ}\text{C/W}$

周囲とケースの間の熱抵抗は次のようになります。

R_{θ C - A} = R_{θ J - A} - R_{θ J - C} = 116.7^{\circ} C / W

$R_{\theta C-A} = R_{\theta J-A} - R_{\theta J-C} = 116.7\text{ }^{\circ}\text{C/W}$

$116.7\text{ }^{\circ}\text{C/W}$

ここで、マルチメーターでファンの端子間の電圧と、ファンが消費している電流を読み取ります。

V = 11.45 V

$V = 11.45\text{ V}$

A = 73 mA

$A = 73\text{ mA}$

予想されるケースの温度を計算します。

P = V \times A = 0.83 W

$P = V \times A = 0.83\text{ W}$

T_{C} = T_{A} + P \times R_{θ C - A} = 18 + 0.83 \times 116.7 = 114.86^{\circ} C

$T_C = T_A + P \times R_{\theta C-A} = 18 + 0.83 \times 116.7 = 114.86\text{ }^{\circ}\text{C}$

ファンを5分以上作動させた後、トランジスターに触れて、指がやけどするのを悲惨に失敗します。ケースの温度は周囲温度よりも少し高いかもしれませんが、指に熱い感覚を感じるほど暖かくないです。

線のどこかで、熱設計の理解に大きな間違いを犯しました。何が間違っていますか？

transistors thermal power-dissipation

— ニコラ・マレシェヴィッチ
ソース

首尾一貫した質問を形成し、あなたの作品を見せてください。

— マットヤング

^ + 1、ただし、「ケースから周囲へ」の熱抵抗の理由は理解できません。電力はジャンクションで消費され、ケースで測定しているため、計算にはR_j-c値を使用する必要があります。ケースは、ジャンクションで消費されるワットごとに83.3Cを加熱します。

— vofa

A V_{C C}

$\small AV_{CC}$

@vofa R_j-cは、ジャンクションとケースの温度差を示します。これは便利ですが、指で測定できるものではありません。私がやっていることは、ケースと周囲の違いを予測しようとすることであり、トランジスタが使用する電力を正しく計算する際に現実と一致します。

— ニコラマレシェヴィッチ

@SamGibson上の図は非常に単純化されています。実際、ATmega32をいくつかの温度センサー、いくつかのファン、シリアル通信などとともに使用していますが、このすべてがこの質問にノイズをもたらします。デカップリングキャップとアナログノイズキャンセリングが既にあります。しかし、コメントありがとうございます。

— ニコラマレシェヴィッチ

0.83 Wは、ファンではなくトランジスタに流れる電力です。

トランジスタによって消費される電力は、本質的に同じ電流値ですが、CからEへの電圧が乗算されます。これは、飽和した場合におそらく200〜300 mV程度です。これにより、トランジスタの消費電力が15〜20 mWになり、最大で数度のケース温度の上昇になります。

— デイブツイード
ソース

それは理にかなっています、ありがとう。コレクターとエミッター間の170 mVの電圧降下を測定し、温度上昇が1.45度で、指の感覚と一致しました。素晴らしい！推論の残りの部分は聞こえますか？

— ニコラマレシェヴィッチ

まあ、ポイントに。はい、その方法で熱抵抗を加算および減算することは有効です。ただし、「ケースから周囲へ」の抵抗値は、指でケースに触れたり、呼吸する量などの影響を強く受けるため、特定の温度上昇を予測しようとすると、あらゆる種類のエラーの影響を受けます。

— デイブツイード