Verlustleistung Rechner
Berechnen Sie Wärmeableitung und Sperrschichttemperatur für Halbleiter. Bestimmen Sie Kühlkörperanforderungen und Wärmemanagement.
Rechner
So verwenden Sie diesen Rechner
Dieser Verlustleistungsrechner hilft Ihnen festzustellen, ob Ihr Bauteil überhitzt und ob Sie einen Kühlkörper benötigen. Er berechnet die Sperrschichttemperatur basierend auf Verlustleistung und Wärmewiderstand.
- Gehäuse-Voreinstellung wählen — Schnellstart mit typischen thermischen Werten
- Bauteiltyp auswählen — Linearregler, MOSFET, BJT oder Widerstand
- Spannung und Strom eingeben — Basierend auf Ihren Schaltungsbedingungen
- Wärmewiderstände einstellen — Aus dem Datenblatt (θJC, θJA)
- Kühlkörper aktivieren — Falls verwendet, θCS und Kühlkörper-θSA eingeben
- Berechnen klicken — Sperrschichttemperatur und thermischen Status erhalten
Thermische Theorie
Wärme fließt von der Halbleiter-Sperrschicht zur Umgebungsluft durch eine Reihe von Wärmewiderständen. Das Verständnis dieses thermischen Pfades ist für zuverlässige Designs unerlässlich.
Das thermische Modell
Stellen Sie sich den Wärmefluss wie elektrischen Strom vor: Temperaturdifferenz ist wie Spannung, Leistung ist wie Strom, und Wärmewiderstand ist wie elektrischer Widerstand.
Wichtige Formeln
Wärmewiderstandskette
- θJC (Sperrschicht-Gehäuse): Intern im Gehäuse, durch Design festgelegt
- θCS (Gehäuse-Kühlkörper): Schnittstellenmaterial (Wärmeleitpaste, Pad)
- θSA (Kühlkörper-Umgebung): Kühlkörperleistung in ruhender Luft
- θJA (Sperrschicht-Umgebung): Gesamt ohne Kühlkörper (aus Datenblatt)
Gehäusevergleich
| Gehäuse | θJC (°C/W) | θJA (°C/W) | Max. Leistung* |
|---|---|---|---|
| TO-220 | 1,5 | 62 | 2W (ohne Kühlkörper) |
| TO-263 (D2PAK) | 2,0 | 40 | 3W (PCB-gekühlt) |
| TO-252 (DPAK) | 3,0 | 50 | 2,5W (PCB-gekühlt) |
| SOT-223 | 15 | 80 | 1,5W |
| SOT-23 | 50 | 200 | 0,5W |
| QFN (5x5) | 2 | 30 | 4W (mit Thermal-Pad) |
*Ungefähre Werte bei 25°C Umgebungstemperatur mit typischer PCB-Montage
Kühlkörperauswahl
Wann brauchen Sie einen Kühlkörper?
- Sperrschichttemperatur überschreitet 80% der maximalen Spezifikation
- Verlustleistung überschreitet die Gehäusefähigkeit
- Umgebung mit hoher Umgebungstemperatur
- Dauerbetrieb bei hoher Leistung
Kühlkörpertypen
| Typ | θSA-Bereich | Geeignet für |
|---|---|---|
| Aufsteck (kleine Rippen) | 20-40 °C/W | 1-3W, SOT-223 |
| Strangpress-Aluminium | 5-15 °C/W | 5-20W, TO-220 |
| Große Rippenkühlkörper | 1-5 °C/W | 20-50W |
| Lüftergekühlt | 0,5-2 °C/W | 50W+ |
Thermische Schnittstellenmaterialien
Die Schnittstelle zwischen Bauteil und Kühlkörper fügt Wärmewiderstand (θCS) hinzu:
- Wärmeleitpaste: 0,1-0,5 °C/W (beste Leistung)
- Thermal-Pad: 0,5-2,0 °C/W (praktisch, isolierende Optionen)
- Glimmer + Paste: 0,5-1,0 °C/W (elektrische Isolation)
- Trockenmontage: 1-3 °C/W (nicht empfohlen)
Häufig gestellte Fragen
Was ist eine sichere Temperaturreserve?
Streben Sie mindestens 20-30°C unter der maximalen Sperrschichttemperatur an. Dies berücksichtigt Schwankungen der Umgebungstemperatur und Bauteilalterung. Eine 50°C-Reserve bietet hervorragende Zuverlässigkeit für kritische Anwendungen.
Warum wird mein Linearregler so heiß?
Linearregler wandeln überschüssige Leistung proportional zum Spannungsabfall mal Strom in Wärme um. Ein 12V-auf-5V-Regler bei 500mA erzeugt (12-5) × 0,5 = 3,5W Verlustleistung. Erwägen Sie einen Schaltregler bei großen Spannungsunterschieden oder hohen Strömen.
Wie finde ich Wärmewiderstandswerte?
Prüfen Sie das Bauteil-Datenblatt. Suchen Sie nach θJC (Sperrschicht-Gehäuse) und θJA (Sperrschicht-Umgebung). θJA ist nützlich für Designs ohne Kühlkörper. Für Kühlkörperberechnungen benötigen Sie θJC plus die θSA-Spezifikation (Kühlkörper-Umgebung) des Kühlkörpers.
Hilft PCB-Kupfer bei der Kühlung?
Ja, erheblich. Größere Kupferflächen unter und um das Bauteil reduzieren den effektiven Wärmewiderstand. Für SMD-Gehäuse mit Thermal-Pads (D2PAK, QFN) ist ausreichende Kupferfläche unerlässlich. Verwenden Sie Thermal-Vias zur Wärmeverteilung auf innere Lagen.
Überprüfen Sie Ihre Bauteilauswahl
Nachdem Sie Ihre Bauteilwerte berechnet haben, verwenden Sie Schemalyzer zur Überprüfung Ihres Schaltplandesigns. Unsere KI-gestützte Analyse erkennt häufige Fehler und schlägt Verbesserungen vor.
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