échauffement transistor

[invitefa96bd8f]

Bonjour à tous,

Je cherche un moyen de savoir si l'on dépasse les limites d'un transistor coté échauffement en régime intermittent, je m'explique:

On prends par exemple un MOS en commutation qui alimente un moteur, prenons le cas d'un lève vitre.
Dans ce genre d'applications, le transistor n'est généralement utilisé (saturé) que quelques secondes, avant d'être au repos pendant plusieurs minutes...

comment calcule t on le radiateur nécessaire dans ce cas ? Je pense que l'inertie du transistor peut même dans certains cas suffire, comment le savoir ?

Merci
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[trebor]

Bonjour,

Il me semble que le composant ne doit pas dépasser les 70°C alors que la température extérieure est à +50°C la voiture étant en plein soleil.

De plus les constructeurs doivent prévoir que la commande peut dans certains cas fonctionner plus longtemps, par exemple si un enfant joue avec la commande.

Une mesure de la température du transistor pendant son fonctionnement lors de mauvaises conditions d'utilisation permet de savoir si un radiateur est indispensable ou trop petit.

Mais voyons les avis des pros du forum, car le calcul peut probablement suffire pour le savoir ?

A+

[invitee6c3c18d]

Salut.
Trebor a raison, un peu comme en informatique, si tu laisses à l'utilisateur la possibilité de faire n'imp nawak, tu peux être certain que cela va arriver ^^
Pour le dimensionnement, je considèrerait donc la pire des situations : le fonctionnement du Mosfet ON en permanence avec 80°C d'air ambiant.
Dans le cadre de ton exemple : il risque d'y avoir une surintensité au démarrage et en buté incitant au sur-dimensionement ou à l'achat d'un Mosfet couteux (sans radiateur nécessaire car RdsON extrêmement faible ^^)

[invitefa96bd8f]

Ce n'est que pour une utilisation perso, donc pas besoin de facteur dingue concernant le temps de fonctionnement, je vais pas m'amuser à faire des aller/retour en continu
Ce qui m'intéresse c'est comment calculer l'échauffement dans ce cas ? Je pense que l'inertie à un impact énorme dans ce genre de dimensionnement...

Peut etre prendre la masse du transistor, on lui fournis x Joules, et calculer combien de degré il prendrait, en ne prenant pas en compte les déperditions ? Je ne sais pas trop comment aborder le truc.

[A voir en vidéo sur Futura]

[trebor]

En connaissant le courant qui traverse le transistor et en mesurant la tension entre la borne d'entrée et de sortie, on sait calculer la puissance en Watt.
P = U*I exemple si le courant est de 5 Ampères et la chute de tension C-E est de 0,7 Volt P= 5*0,7 = 3,5 Watts.

Pour un MOS en PWM, je passe la main aux autres lecteurs matheux en électronique

[invitefa96bd8f]

Le transistor serait utilisé en commutation, donc on aurait simplement I*Rdson*temps = Energie
En disant je ne sais pas comment aborder la chose, il était surtout question de savoir si ma démarche est plausible ou si je suis dans les choux

[Antoane]

Bonjour,

Jamais mis en œuvre mais a priori raisonnable :

Dans ce genre d'applications, le transistor n'est généralement utilisé (saturé) que quelques secondes, avant d'être au repos pendant plusieurs minutes...

comment calcule t on le radiateur nécessaire dans ce cas ? Je pense que l'inertie du transistor peut même dans certains cas suffire, comment le savoir ?

"On" suppose que l'échauffement est suffisamment rapide pour que la transformation soit adiabatique (pas de transfert de chaleur vers l'extérieur).
En première approximation, on néglige toutes les résistances thermiques (sauf celle du radiateur vers l'ambiant, supposée infinie).
Connaissant la capacité thermique C_comp du composant, la masse m_rad du radiateur et la capacité calorifique massique c_{p, m} du matériaux dont est constitué le radiateur.
Connaissant l'énergie totale E qui sera dissipée par la puce.
On déduit la capacité calorifique totale de l'ensemble {composant, radiateur} : C_tot=C_comp+m_rad*c_{p, m}
On déduit l'échauffement final : ΔT_f=sqrt(2*E/C_tot)

• c_{p, m} se trouve dans des tables, par ex. https://fr.wikipedia.org/wiki/Capaci...mique_massique
• C_comp... Se trouve dans les datasheet, non pas de composant, mais de boitiers. Ou s'estime à la louche, à partir de la masse et d'une c_p moyenne.
• E=U*I*t

Dans ce cas, l'approximation est particulièrement valide lorsque le radiateur à une forme plus proche du cube que de la plaque (faible résistance thermique intrinsèque).
L'approximation est valide si la constante de temps [résistance thermique]*[capacité massique] est faible devant la durée des impulsions ; dans ce cas, la résistance thermique à prendre en compte est notamment (principalement ?) celle entre la jonction et le radiateur ; la capacité thermique à prendre en compte est notamment (principalement ?) celle du radiateur.

On peut utiliser ici l'analogie entre thermique et électricité :
potentiel <-> température
courant <-> puissance
condensateur <-> capacité thermique
...

Pour aller plus loin : on prend en compte les résistances thermiques diverses et aboutie à un circuit à multiples RC plus ou moins complexe, que l'on peut résoudre analytiquement ou numériquement (simu Spice).
Pour aller encore beaucoup plus loin : simulation thermique par éléments finis.


En régime impulsionnel, la fatigue mécanique (dilatation thermique, notamment des fils de bondings) peut être le facteur de vieillissement principal du composant.