Dossier d'électronique
Les manufacturiers de dissipateurs publient des spécifications de leurs produits ainsi qu'une méthode pour les sélectionner. Après en avoir fait le tour, j'en suis arrivé à écrire ce petit programme. Il reprend les calculs les plus souvents utilisés et doit être utilisés en gardant en mémoire les limitations exposées ici.
La taille d'un dissipateur, sa forme et le matériel dans lequel il est fabriqué définissent sa caractéristique principale, la résistance thermique.Elle s'exprime en ºC/W et se définit comme le quotient de la baisse de température entre deux points et du flux de chaleur (la puissance) sous conditions stables.
En fait chaque élément d'un montage, le semiconducteur, son boîtier, l'espace entre le boîtier et le dissipateur (comblé ou non) et le dissipateur lui-même, a sa propre résistance thermique et l'ensemble a comme résistance thermique la somme des résistances individuelles.
Posons cela sous forme d'équation :
où:
ja est la résistance entre la jonction et l'air ambient (junction to air)
Elle est fournie par le manufacturier du semiconducteur.
Elle dépend de la technique utilisée pour attacher le semiconducteur au dissipateur. Cette valeur peut varier entre 0.1ºC/W pour un boîtier TO-3 sans isolant mais avec un joint de pâte thermique bien réalisé, jusqu'à 2ºC/W pour le même boîtier avec un isolateur et à sec. Pour un boîtier TO-220 bien installé j'ai l'habiture de lui attribuer une valeur de 1ºC/W.
Il faut bien comprendre que cette valeur ne peut s'exprimer sous forme d'une valeur unique (ce que nous faisons ici) elle dépend de plusieurs facteurs. Elle diminies avec l'augmentation de la puissance et de la chaleur, elle est affectée par la ventilation et la température ambiante.
Les calculs que nous faisons ici peuvent cependant servir à une présélection du dissipateur à utiliser, mais la sélection finale doit se faire à la lumière d'une étude plus poussée en se séférant aux spécifications des manufacturiers.
En usage linéaire non pulsé, la puissance qu'on peut dissiper dépend de la somme des résistances thermiques des différents éléments utilisés, de la température de l'air ambiant et de la température maximale de jonction. On peut l'exprimer sous forme d'équation de la façon suivante:
La température de jonction maximum est fournie par le manufacturier du semiconducteur.
Des équations précédentes, et en vous privant des différentes étapes on peut en déduire l'équation suivante:
où:
sa est la valeur du dissipateur recherché
Les différentes valeurs nécessaires aux calculs sont habituellement disponibles comme suit:
| Température de jonction | Manufacturier du semiconducteur |
| Température ambiante | La température de l'air là ou votre montage sera installé. |
| La puissance | À vous de la calculer. Habituellement le produit le la chute de tension par le courrant donne de bons résultats. |
| La résistance jonction – boîtier | Manufacturier du semiconducteur |
| La résistance boîtier – dissipateur | Manufacturier du semiconducteur |
© 2001, Robert Pellerin
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