접합온도·방열판 계산기

Tj = 주위 온도 + 소비 전력 × 전체 열저항입니다. 전체 열저항은 접합→케이스(Rθjc), 케이스→방열판(Rθcs), 방열판→공기(Rθsa)를 그냥 더한 값입니다. 전류가 저항을 지나면 전압이 떨어지듯 열이 열저항을 지나면 온도가 떨어지기 때문에, 직렬 저항과 똑같이 더하면 됩니다. 10W를 4.5K/W짜리 경로로 버리면 접합부가 주위보다 45℃ 뜨거워집니다.

아닙니다. Rθsa를 0으로 만들어도 Tj는 주위 온도 + 전력 × (Rθjc + Rθcs)에서 멈춥니다. 패키지 안쪽 열저항은 부품이 정한 값이라 손댈 수 없기 때문입니다. Rθjc가 1.5K/W인 TO-220에 100W를 물리면 방열판이 완벽해도 접합부가 150℃ 오르므로, 그럴 때는 방열 설계가 아니라 부품을 바꾸거나 여러 개로 나눠야 합니다. 이 계산기는 그 한계를 함께 표시합니다.

실리콘 절연패드 하나가 1.5K/W쯤 되어 잘 만든 방열판의 열저항과 맞먹습니다. 서멀 그리스만 바르면 0.2K/W 정도이므로 그 차이가 1.3K/W이고, 10W를 버리는 부품이라면 접합온도가 13℃ 더 오릅니다. 방열판 계산은 꼼꼼히 하면서 이 항을 빼먹는 일이 잦은데, 그러면 설계가 통째로 어긋납니다. 다만 값은 접촉 면적·조임 토크·표면 거칠기에 따라 크게 달라지므로 제품 자료를 확인하시기 바랍니다.

권하지 않습니다. 데이터시트의 Tj(max)는 그 온도까지는 부서지지 않는다는 뜻이지 거기서 오래 써도 된다는 뜻이 아닙니다. 반도체 고장률은 온도에 대해 지수적으로 늘어나며, 10℃ 오를 때마다 수명이 대략 절반이 된다는 어림이 널리 쓰입니다. 실무에서는 허용 온도 상승분의 70~80%만 쓰도록 목표를 따로 잡으며, 이 계산기의 목표 사용률이 그 값입니다.

부품이 실제로 숨 쉬는 공기의 온도를 넣어야 합니다. 밀폐된 케이스 안이라면 안쪽 공기가 실내보다 10~30℃ 높은 것이 보통이고, 그만큼 접합온도도 그대로 올라갑니다. 주위 온도가 오르면 걸 수 있는 최대 전력이 그에 비례해 줄어드는데, 데이터시트의 디레이팅 곡선이 바로 이것을 그린 것입니다.

맞지 않습니다. 이 계산은 열이 다 퍼진 정상상태를 전제하는데, 짧은 펄스로 동작하는 부품은 열이 퍼지기 전에 꺼지므로 실제 온도 상승이 훨씬 작습니다. 그런 경우에는 데이터시트의 과도 열임피던스 곡선 Zθ(t)에서 펄스 폭과 듀티에 맞는 값을 읽어 Rθ 대신 써야 합니다.

전송되지 않습니다. 모든 계산은 브라우저 안에서 이루어지며 입력값은 서버로 보내지 않습니다. 다시 방문했을 때 편하도록 입력값을 브라우저 저장소(localStorage)에만 남겨 둡니다.