¿Disipando 1W en un TO-220 sin disipador?

Question

¿Puede un TO-220 sin disipador disipar 1W en aire quieto?

O, una forma diferente de plantear la pregunta es: Suponiendo una temperatura ambiente de 25C, ¿cómo puedo calcular la potencia máxima que puedo disipar en un MOSFET con embalaje TO-220? El MOSFET es un FDP047N10 si eso ayuda. Manejará unos 12,5 A de corriente continua (es decir, sin conmutación).

También me gustaría entender la diferencia en la disipación de potencia de un MOSFET que está continuamente ON, frente a un MOSFET que conmuta a 100KHz (50% de ciclo de trabajo ON).

Una última pregunta: Si pongo en paralelo dos MOSFET para reducir la disipación de potencia por FET, ¿hay algo que pueda hacer para asegurarme (o aumentar la probabilidad) de que ambos suministren la misma cantidad de potencia?

Answer 1

Según fórmula wiki y la constante para la unión TO-220 térmica al aire es igual a 62,5 grados por vatio. Cuando su unión está a 125C-70C ambiente (peor caso)/62,5 = 55/62,5 = 880 milivatios.

Que el límite decir para aplicaciones de automoción.

Así que la respuesta es No. Incluso si usted es capaz de mantener el límite de 125C (ouch).

También pregunta si es aplicable a los FET. Es aún más cuestionable para los FETs, porque tienen un modo de fuga térmica, cuando con el aumento de la temperatura de unión sus curvas eléctricas tienden a apuntar aún más la disipación de energía. Así que no se puede mantener el límite. Poniendo los FETs en paralelo no se degradará el runaway y se auto-equilibrarán la carga, pero pequeñas diferencias en los dispositivos causarán un ringing inducido por la corriente de irrupción de los voltajes de puerta (tienes grandes picos de corriente junto a los pines de alta impedancia), por lo que puede oscilar y degradarse térmicamente. (Edición: como comentó Madman: Cuando se conmuta a tiempo cero, digamos en un rectificador síncrono, se puede ignorar este aspecto).

Así que la respuesta final es No y No.

Mi estimación conservadora es 880 dividido por 3 = unos 300 mW, para mantener un margen de seguridad del 200% de exceso de potencia.

Answer 2

David ha dicho básicamente que el mosfet va a hacer bang +1. Otras razones serían la desagradable temperatura positiva de la resistencia de encendido, que no funciona a tu favor cuando la corriente del dispositivo es fija. De hecho, como la mayoría de los fets, puede duplicarse fácilmente a medida que se calienta, por lo que tu 1watt es ahora 2 watts. La alta capacitancia de entrada hará que la energía se desperdicie en la resistencia interna de la puerta si tu controlador de puerta es rápido. Si el controlador de la puerta es lento, las pérdidas de conmutación aumentarán, especialmente si la conmutación es dura, por lo que no se puede ralentizar la puerta. Si el voltaje DS es razonablemente alto, el efecto Miller comienza a amplificar la capacitancia de drenaje de la puerta. Esta capacitancia adicional se suma a la capacitancia fuente de la puerta, que ya es grande, lo que empeora las cosas.

Answer 3

La pregunta que no he visto pero que esperaba que se respondiera también: qué tamaño de disipador se necesita entonces.

Este enlace puede ser útil para responder a eso (Se reduce a su situación de refrigeración y la diferencia de temperatura)

https://celsiainc.com/resources/calculators/heat-sink-size-calculator/