TO-126用ヒートシンク

質問

2SC3092(TO-126パッケージ)のヒートシンクを探しているのですが
なかなか仕様を満たすものが見つかりません（ヒートシンクの熱抵抗4.8℃/W以下）。
こういった場合はやはり特注で作ってもらうしかないのでしょうか？

回答No.7

bogen555

> ヒートシンクの計算の方なんですが。
> データシート上の絶対最大定格の消費電力10wでもって計算して
> ヒートシンクを選定したほうがよい、とういうことでしょうか？

全然違います。
まず、回路動作から損失を求めます。
次に許容損失が倍（普通は4倍）以上のトランジスタを決めます（ディレーティング50%以下）。
ジャンクション－ケース間の熱抵抗θj-cを求めます。
最高周囲温度を決めます（普通は60℃）。
最高ジャンクション温度を120℃（高信頼性機器では100～110℃）として、ジャンクション－空気間の熱抵抗θj-aを求めます。
θj-aから、θj-c、θc-h（ケース－ヒートシンク間の熱抵抗）を引けばヒートシンクの熱抵抗θh-aは求まります。
ちなみにこれ使ったときのヒートシンクは、
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02474/
今までと同じ条件とすれば、
Pc=3.37[W]
TjMAX=120[℃]
TaMAX=40[℃]
θj-c=(150-25)/150=0.833[℃/W]
θj-a×Pc=TjMAX-TaMAX
∴θj-a=23.74[℃/W]
θc-hは高熱電導性シリコーンゴム使うとして、0.3[℃/W]とすると、ヒートシンクの熱抵抗は
θh-a=θj-a - (θj-c + θc-h)=22.6≒23[℃/W]
と、ものすごく小型のヒートシンクですみます。

◎信頼性の要は、最高ジャンクション温度を以下に低く抑えるかです。

回答No.6

bogen555

普通はシリコーン・グリースもマイカも使わずにこうゆうのを使います。
http://www.silicone.jp/j/products/type/heat_rubb/index.shtml
この資料見るとわかるように、マイカよりも熱伝導率はエエです。
http://www.silicone.jp/j/catalog/pdf/rubber_j.pdf
留めるのはこうゆう金具を使います。
http://www.emuden.com/pimages/th.pdf

気になるのは、θj-c≫θc-h＋θh-aとなっていることです。
普通はトランジスタを大きくするよりもヒートシンクを大きくする方が、形状も大きくコストアップになるし、しかも信頼性が落ちるからプロは絶対にやらないんですけどね。

補足

シリコンゴムの方が熱伝導性がいいんですね。
これなら今までに見た記憶があります。

その留める金具ってのは初めて見ました。

ヒートシンクの計算の方なんですが。
データシート上の絶対最大定格の消費電力10wでもって計算してヒートシンクを選定したほうがよい、とういうことでしょうか？

回答No.5

bogen555

まじめにジャンクション温度Tjを計算してみる。
まずジャンクション－ケース間の熱抵抗はθj-cは
θj-c=(150-25)/10=12.5[℃/W]
ケース－ヒートシンク間の熱抵抗はθc-hはとりあえず0.5[℃/W]（シリコーン・グリース付き、グリース無ければアポーン！）とする。
ヒートシンク－空気間の熱抵抗はθh-aは4.8[℃/W]。
最大周囲温度を40℃、筐体内に入れるとして最大内部温度TaMAXを60℃とする。
ジャンクション温度TjMAXの最大定格は150℃だから、80%ディレーティングして120℃を最大とする。
トランジスタに食わせられる最大電力Pcは
TjMAX=Pc×(θj-c＋θc-h＋θh-a)＋TaMAX=Pc×(12.5＋0.5＋4.8)＋60=120
∴Pc=60÷17.8=3.37[W]
となるが、θj-c≪θc-h＋θh-aであり、ジャンクション－ケース間の温度傾斜が大きい。
シリコン・チップと銅タブの熱膨張率が異なるため、温度傾斜が大きいと熱疲労のため、動作回数が少なくなる。
何回動作させるつもりかわからないが、数十回の動作で壊れてもOKならこの設計で可。
一般にはθj-c≧θc-h＋θh-aとして温度傾斜を大きくしないよう設計する。
温度傾斜が大きくなるようなら、トランジスタの形状をTO-220かTO-3Pにする。

補足

丁寧ありがとうございます。
私の計算としましては、
最大周囲温度40℃、ジャンクション温度は余裕を見て120℃。
えーと、たしか実際に使用する時の最大消費電力が
3.4～3.7Wぐらいなので、Pcは4ｗにして、
ケースーヒートシンク間熱抵抗はシリコングリスありで0.2℃/W、
という条件で計算しました。
それだとヒートシンクの熱抵抗値4.8℃/W以下を選べばいいという計算結果がでました。
ただケースーヒートシンク間熱抵抗がちょっと怪しかったので東芝のホームページ見ながらは面積比でもって再計算を行いました、結果は1℃/Wになりましたが、それで再計算すると、
ヒートシンクの熱抵抗値は4℃/W以下を選ぶことという結果になりました。
ちなみに聞きたいのですが。
ケースの後ろが金属で、ヒートシンクと絶縁をとりたい。
って場合、やはりマイカとシリコングリスの組み合わせが
一番熱抵抗値を低くできるんでしょうか。

回答No.4

bogen555

ゴメンね、計算間違ってた。
ΔTj=5W×4.8℃/W=24℃
だね。
ケース－ヒートシンク間の取り付けの熱抵抗考えても30℃以下が期待できそう。

回答No.3

bogen555

2sc3902のデータシート見たら、コレクタ損失がTc=25℃で10Wとか。
一般に設計時点でのディレーティングはPcで50%やから、5Wですね。
ΔTj=5W÷4.8W/℃=1℃
って、こんな設計見たこと無いんですが！！！
もう少し大物使って、ヒートシンクは小さくするのが普通の設計ですよ。
ちなみに、VcとIcのディレーティングは80%が一般的です。

パワーアンプの設計書は、日本語は全滅です。
これしかないんで、読んでみたら堂でしょうか？
http://www.amazon.co.jp/dp/0240526139

回答No.2

tadys

ＬＳＩクーラーの　３０Ｆ５８Ｌ１５０ あたりが該当します。
http://www.lsi-cooler.co.jp/products/heatsink.html
http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/detail.php?code=EEHD-4BCH

回答No.1

bogen555

2SC3092はデータシートみたらTO-3のようだが？？？
少量でエエンならこんなのもあるが？
http://item.rakuten.co.jp/denshi/1370961/

数1000個以上必要かしら？
それ未満だったら、普通は熱抵抗4.8℃/W以下のテケトーなヒートシンク買ってきて自分で孔加工します。

お礼

すいません、2sc3902でした。
千個は多分いらないですね、
加工も視野に入れて探してみます。
ありがとうございました