多くの電源回路は、アルミニウムの平らなストックにボルトで固定するのが一般的です。在庫はどれくらいの大きさが必要ですか？
tip122をマウントしているとしましょう。最悪の条件は、3Aで24Vの降下と50％のデューティサイクルを持つことです。つまり、36Wを消費しています。
データシートを見ると、35Wでの最大ケース温度は〜80Cです。周囲温度が25degであると仮定します。
温度降下= 35W * Tr = 55デルタまたはプレートの1.57C / W。
それを実現するには、どのくらいの表面積が必要ですか？
私はそれに正しくアプローチしましたか？
回答:
この計算機を使用して、平板のいくつかの数値を計算できます（設計にはフィンが必要です）。試行回数が限られていること、および風速パラメータが必要なことに注意してください。ディレーティングカーブから目的のケース温度を接続します。これについては後で詳しく説明します。
TIP122で立ち往生していますか？TO-220パッケージはどうですか？TIP122とTO-220はどちらも中電力アプリケーション用にのみ設計されています。このタイプのアプリケーションは、高出力トランジスタと金属缶パッケージの方が適しています。
高出力、中出力、または小信号トランジスタの違いは、パッケージだけではなく、デバイスの構造にもあります。[TIP122 データシートの最大定格表]これは、25°C空気で2W、またはTc = 25°Cで65Wの最大コレクタ電力損失Pcを持つことを示しています。2番目の統計は、TO-220のタブにヒートシンク（究極的にはケースですが、タブのすべてが重要）に究極のヒートシンクコンパウンドに接続された無限のヒートシンクがあり、ヒートシンクタブが25にあると想定しています。 °C。その場合でも気になるトランジスタ接合部は150℃以上になります。ジャンクションとタブの間には熱抵抗があります。（補足：私はjlucianiに同意します-私のシリコンは125°Cまたはクーラーが好きです）。（補足2：BJTの金属ヒートシンクは通常コレクターに接続されているため、エミッター/グラウンドよりも高い電圧でケースに接続された3Aソースがあり、短絡する可能性のある場所に配置したくないアウト。）
ディレーティング曲線（TIP122データシートの図5）を見てください。72W
を散逸させる必要がある場合、それを行うことはできません。36Wが必要な場合は、ヒートシンクを周囲温度（25°C）より50°C未満に保つ必要があります。この50度の温度勾配により、電力損失が発生します。その曲線をMJ11022 [データシート]などの高出力トランジスタと比較します。
トランジスタが損傷するずっと前に、ヒートシンクがやけどの危険にさらされる可能性があります。72Wは周囲温度のほぼ100°Cに相当し、36Wはほぼ150°Cの絶対動作温度に相当します。高温にしたい場合は、熱サイクルに注意してください。
TIP122の代わりに高出力のTO-3またはTO-204トランジスタを使用することを強くお勧めします。
おそらく、非常に大きなプレートか、かなりの量の移動空気が必要になります。
TIP122のオンタイムはどのくらいですか？オン時間が100mSを超える場合は、36Wではなく72Wを消費しています。ディレーティングを決定するには、過渡熱応答曲線を確認する必要があります。
トランジスタのケースとシンク（またはプレート）の間のインターフェースにある程度の熱抵抗を与える必要があります。
オンタイムが1mS未満であると仮定すると、36Wを消費しています。On-Semiデータシートを見る-
Rjc = 1.92 degC / W max。絶対最大ジャンクション温度= 150℃（125℃を超えないでしょう）
T =（Rjc + Rcs + Rsa）* Pd
125 =（1.92 + 0.5 + Rsa）* 36
Rsa = 1.05degC / W（Rcsを差し引くと計算と一致します）
ヒートシンクベンダーのデータシートを見ると、サイズのアイデアを得ることができます。チェックアウトhttp://www.aavidthermalloy.com/
動的環境（すなわち、パルス電流）での電力損失またはRθjcまたはRθjaの変化を計算することは、それほど単純なプロセスではありません。製造元が提供するいわゆる「標準的な熱応答」曲線を確認する必要があります。この曲線から、「過渡熱抵抗」（正規化または実際のΖθ）を取得できます。とにかく今は細かい計算はできません。おおよそ、35oCの環境で、TO-3ケースから35Wを放散させ、自然冷却を使用してヒートシンク温度を約55oCに維持したい場合は、エッジが16cmの灰色のアルミニウムプレート（厚さ3mm）が必要です（つまり、 210グラム）。このプレートは、プレートの中央にしっかりと取り付けられた隙間で、垂直配置で両側から自由に放射する必要があります。2つの金属接触で発生する熱損失を計算に含めることを忘れないでください。実際には、35 Wは、金属板と自然冷却を使用して消費できる最大電力に近くなります（つまり、Al金属板400 cm2、厚さ5 mm、0,5 Kg、垂直配置で片側を空ける、または両側を50 Wにします）。このパワー以上では、フィン付きヒートシンク（自然または強制）を使用する必要があります。これは計算や構築が難しくありません。
これが熱設計の私の方法です。熱抵抗の概念を理解しないでください。思い込みがいっぱい!! いずれにせよ、熱抵抗を使用して計算を進めたい場合は、全負荷または半負荷での時間の関数として実際のケース温度の測定が必要です。
私はこれが古いスレッドであることを知っていますが、このテーマを調査してそれを発見し、いくつかを修正または追加したいと思いました。jlucianiによって与えられるヒートシンクの必要な熱抵抗を求める式は基本的には正しいですが、周囲温度（Ta）の項が欠落しています。方程式は次のようになります。
Tj =（Rjc + Rcs + Rsa）* Pd + Ta
ここで、Tjはジャンクションの最大目標温度です。ジャンクションの最大温度として125℃を使用して、周囲温度が標準の25℃を超えた場合の安全マージンを確保します。これは与える：
125 =（1.92 + 0.5 + Rsa）* 36 +25
Rsa =（125-25）/ 36-1.92-0.5 = 0.3577 degC / W
この低い熱抵抗を達成するために必要なアルミニウムプレートのサイズを見つける次の部分ははるかに複雑ですが、このブログhttps://engineerdog.com/2014/09/09/free-resource-heat-sink-design -made-easy-with-one-equation /は、以下によって与えられる非常に単純な経験則の近似法を提供します。
面積=（50 / Rsa）^ 2 cm2
残念ながら、この式はフィン付きのパッシブヒートシンクに適用されます。筆者はタイプミスを犯しており、面積= 50×（1 / Rsa）^ 2を意味していると思います。フィンは大きな違いを生みます。このオンライン計算の結果を見た後https://www.heatsinkcalculator.com/free-resources/flat-plate-heat-sink-calculator.htmlと、私は少しをした受動的な熱のメーカーの範囲からのデータシートカーブフィッティングの結果、このより包括的なボールパークの公式が生まれました：
面積=（20 * 1 /（1 + flow）* 1 /（0.25 + h）* 1 / Rsa）^ 2 cm2
ここで、流れはcfmの冷却ファンからの流れであり、hはフィンの高さです。
OPの状況では、強制冷却がないため、flow = 0であり、フィンがないため、h = 0であり、式は次のように簡略化されます。
面積=（80 / Rsa）^ 2
0.3577以下の熱抵抗が必要な場合、OPのトランジスタを冷却するために必要なプレートのサイズは次のとおりです。
面積=（80 / 0.3577）^ 2
= (223.6 cm)^2
これはおそらく大きすぎて実用的ではありません。
Kevin Vermeerが指摘したように、このサービスのこの特定のトランジスタは、受動冷却にはあまり適していません。ただし、このリンクの下部にあるチャートに示されているように、フィンとかなり控えめな冷却ファンを追加することで、ヒートシンクサイズを劇的に縮小できます 。https：//www.designworldonline.com/how-to-select-a -適切なヒートシンク/＃_
平らなプレートにとどまり、100cfmの気流のかなり良いPC冷却ファンを追加すると、プレートのサイズを次のように減らすことができます。
面積=（80 /（0.3577 *（1 + 100/8）））^ 2
=(16.56 cm)^2
押し出しアルミニウムは、フィンが付いた長いストリップで購入でき、3cmのフィンが付いたこのようなフィン付きプレートを使用すると、冷却ファンが不要になり、次のサイズのヒートシンクが必要になります。
面積=（20 * 1 /（0.25 + 3）* 1 / 0.3577）^ 2
=(17.2 cm)^2
最後に、100cfmと3cmのフィンの強制冷却を組み合わせると、次のようになります。
面積=（17.2 /（1 + 100/8））^ 2
=(1.27 cm)^2
ノート：
キャビネット内の圧力降下や他の高温コンポーネントが近接していると、効率が低下する可能性があります。
ほこりの侵入によりヒートシンクが断熱され、冷却ファンの速度が低下し、時間の経過とともに故障する可能性があります。
ヒートシンクの端まで広がるために熱が伝わる必要があった距離のため、それらが効率を冷却しているコンポーネントの接触面積よりはるかに大きいヒートシンク
接触面間の適切な熱伝達化合物の薄層を使用して、冷却するコンポーネントとの良好な接触を確保するための通常のガイドラインに従ってください。
極端に小さいまたは大きいヒートシンクのこの式の結果は、疑いを持って扱われる必要があります。たとえば、最後の結果では、冷却ファンの半径がヒートシンクよりもはるかに大きいため、ほとんどの気流がフィンに近接して流れていないため、結果は疑わしいものです。それ以外の場合は、かなり良い近似です。
周囲の空気の温度を25度加算し、計算を実行するときにコンポーネントの最大目標温度から25度の安全マージンを差し引くのが最善の方法です。
原子力発電所の冷却を設計するためにこの公式を使用しないでください。
http://www.heatsinkcalculator.com/blog/how-to-design-a-flat-plate-heat-sink/には、フラットプレートのサイズを計算するために必要な計算の詳細な説明を提供する優れたブログ記事があります。ヒートシンクとして使用されます。また、計算を含むスプレッドシートも提供しますが、ダウンロードリンクを取得するにはメールアドレスを指定する必要があります。