ホームリフローをやってみた(2)

前回のつづきです

動作確認済みのSSRは3,000円以上するので、250円で買える秋月さんのSSRキットを使うことにしました。

放熱計算

放熱しないと2A程度ということなので、ヒートシンクは必須になります。さて、どれぐらいのヒートシンクが必要なのでしょう?

計算するにあたり、こちらのページを参考にさせていただきました。
放熱の基本設計法
熱伝導率を熱抵抗に換算(半導体用)

このトライアックの発熱量P[W]は、Vin(オン電圧=1.5V)と負荷電流の積で求められます。
トースターは1200Wなので
P = 1.5 × 12 = 18W になります。
(実際にはヒーターが2つなので9Wが2つなのですが、ここでは1つとして計算しています。)

トライアックとヒートシンクの間の熱抵抗値(Rc)は
Rc = 厚み / ( 熱伝導率 × 面積 )
で求まります。

このトライアックの放熱部は絶縁されているので絶縁シート等は不要です。
シルバータイプのシリコングリスが手元にあるのでこれを使うとすると、熱伝導率は6.5W/mkになります。また、面積はTO-220パッケージ2つ分とします。

よって、接合部の熱抵抗値(Rc)は

Rc = 厚み / ( 熱伝導率 × 面積 )
= (T/1000)/(K*L/1000*W/1000)
= (0.2/1000)/(6.5*30/1000*20/1000)
= 0.0002 / 0.0039
= 0.05 ℃/W

となります。

残りのデータはトライアックのデータシートを参照し、以下のようになりました。

最大温度(Tj) 125℃
周囲温度(Ta) 50℃
発熱量(Q) 18W
熱源からケースまでの熱抵抗値(Rj) 1.7℃/W
接合部の熱抵抗値(Rc) 0.05℃/W

求めるヒートシンクの熱抵抗値(Rf)は

Rf + Rj + Rc < (Tj * 0.9 – Ta) / Q
Rf + 1.7 + 0.05 < (125 * 0.9 – 50) / 18
Rf < 1.72

となり、1.7℃/W以下の物であれば良いということになります。

ケース探し

ヒートシンクとケースをどうしようかと色々見ていたら、良さそうなものを見つけました。
タカチHEN型放熱ケース(PDF)

ケース自体が放熱するようになっているので、使い勝手がよさそうですし見た目も良いですね。

カバー②のD196が1.5℃/Wの熱抵抗値なので、下部をこれにすることにします。

周囲温度を逆算すると、

Ta = Tj – (Rj + Rf + Rc) x Q
= 125 – ( 1.7 + 1.5 + 0.05 ) x 18
= 66.5℃

ということで、オーブントースターの上に置かない限り大丈夫でしょう。ケース内の温度は上がりますが、外側にも露出していますので。

 パネルデザイン

ケースも決まったので、パネルデザインをします。いつものとおりイラレを使ってます。

なんとなくそれっぽくデザインしたつもり
なんとなくそれっぽくデザインしたつもり

レーザー加工機で、アルマイト被膜除去加工をしようと思っています。
来週末あたりにナノラボさんで工作する予定です。

続きます→

投稿者:

ないん

30半ば過ぎで突然電子工作にはまりました。

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