TO-220, TO-247 ve Diğer Güç Paketleri için Standart Soğutucu Boyutları
TO-220 paketleri için standart soğutucu boyutu tipik olarak 19mm genişlik, 12,7mm derinlik ve 10mm yükseklik olup, doğal konveksiyon için 15-25°C/W termal dirence sahiptir. TO-247 paketleri ise 40mm x 25mm x 15mm ölçülerinde ve 5-10°C/W termal dirence sahip daha büyük soğutucular gerektirir. TO-126 ve D2PAK gibi daha küçük paketler için standart boyutlar 12mm ile 25mm genişlik arasında değişir, ancak doğru boyut nihayetinde güç dağılımına, hava akışına ve izin verilen maksimum bağlantı sıcaklığına bağlıdır. Bu makale, BQUQ'nun Dongguan, Çin'deki 20 yıllık CNC işleme ve damgalama üretim deneyimine dayanan kesin boyut standartlarını, termal direnç referans değerlerini ve maliyet verilerini sunmaktadır.
Paket Termal Temelleri ve Boyut Belirleme
Soğutucu boyutu keyfi değildir; termal devre denklemiyle belirlenir: Tj = Ta + P × (Rθjc + Rθcs + Rθsa), burada Tj bağlantı sıcaklığı, Ta ortam sıcaklığı, P dağıtılan güç, Rθjc bağlantı-kasa direnci, Rθcs kasa-soğutucu direnci ve Rθsa soğutucu-ortam direncidir. Rθjc değeri 3°C/W olan bir TO-220 için, 25°C ortam sıcaklığında 10W güç dağıtıyorsanız, soğutucu Rθsa değerini (125 - 25)/10 - 3 - 0,5 = 6,5°C/W altında sağlamalıdır. Bu, 6mm taban kalınlığına sahip 38mm genişlik, 25mm yükseklik ve 12mm derinlikte standart bir ekstrüde alüminyum soğutucuya karşılık gelir. TO-247 için, daha geniş palet alanı (TO-220 için 12,7mm × 6,6mm'ye kıyasla 15,9mm × 9,9mm) 0,6°C/W Rθjc değerine olanak tanır; bu da aynı 10W için yalnızca 8-12°C/W gerektiren, yaklaşık 25mm × 15mm × 10mm boyutunda bir soğutucu gerektiği anlamına gelir.
TO-220, TO-247, TO-126 ve D2PAK için Standart Boyutlar
Aşağıdaki tablo, yaygın diskrit paketler için BQUQ'nun standart üretim soğutucu boyutlarını listeler. Bu değerler JEDEC kayıt standartlarına ve 5.000'den fazla özel soğutucu tasarımından oluşan 20 yıllık üretim veritabanımıza dayanmaktadır.
| Paket | Tipik Genişlik (mm) | Tipik Derinlik (mm) | Tipik Yükseklik (mm) | Taban Kalınlığı (mm) | Termal Direnç (°C/W) | Montaj Delik Deseni (mm) |
| TO-220 | 19,0 - 38,0 | 12,7 - 25,4 | 10,0 - 25,0 | 3,0 - 6,0 | 8 - 25 | 2,54 hatve, 3,2 çap delik, 5,08 aralık |
| TO-247 | 30,0 - 50,0 | 20,0 - 30,0 | 15,0 - 30,0 | 5,0 - 8,0 | 3 - 10 | 5,08 hatve, 3,5 çap delik, 10,16 aralık |
| TO-126 | 12,0 - 20,0 | 8,0 - 15,0 | 6,0 - 12,0 | 2,0 - 4,0 | 15 - 35 | 2,54 hatve, 2,5 çap delik, 4,5 aralık |
| D2PAK (TO-263) | 25,0 - 40,0 | 15,0 - 20,0 | 8,0 - 15,0 | 3,0 - 5,0 | 10 - 20 | SMD palet, 2,54 hatve, delik yok |
| TO-3 (Metal Kutu) | 40,0 - 60,0 | 30,0 - 40,0 | 20,0 - 35,0 | 6,0 - 10,0 | 1,5 - 5 | 10,92 çap delikler, 30,5 aralık |
| TO-218/TO-3P | 35,0 - 45,0 | 20,0 - 25,0 | 15,0 - 20,0 | 5,0 - 7,0 | 3 - 8 | 5,08 hatve, 3,5 çap delik, 10,16 aralık |
TO-220 için en yaygın standart, kenardan 2,54mm merkezde 3,2mm montaj deliğine sahip 19,0mm × 12,7mm × 10,0mm "klips montajlı" soğutucudur. Bu boyut, 75°C yükselmede 18°C/W sağlar ve 10.000 adetlik miktarlarda $0,12-$0,25 maliyete sahiptir. TO-247 için standart soğutucu, 8,0mm taban ve 3,5mm delik ile 40,0mm × 25,0mm × 15,0mm boyutlarındadır; 75°C yükselmede 6°C/W sunar ve birim başına $0,35-$0,60 fiyatlandırılır. TO-126 soğutucuları daha küçüktür, tipik olarak 15,0mm × 10,0mm × 8,0mm boyutlarındadır ve $0,08-$0,15 fiyatla 25°C/W sağlar. D2PAK soğutucuları genellikle 30,0mm × 18,0mm × 10,0mm boyutlarında, 15°C/W termal dirence sahip SMD montajlı alüminyum plakalardır.
Malzeme ve Yüzey İşleminin Boyut Üzerindeki Etkisi
Alüminyum 6063-T5, 201 W/m·K termal iletkenliği ve ekstrüzyon kolaylığı nedeniyle standart soğutucuların %90'ı için varsayılan malzemedir. Bakır yalnızca alanın kritik olduğu durumlarda kullanılır; 385 W/m·K sunar ancak 3-4 kat daha pahalı ve 3,3 kat daha ağırdır. Siyah eloksal kaplama (MIL-A-8625 Tip II, 18-25 mikron kalınlık) emisiviteyi 0,04'ten 0,85'e yükselterek doğal konveksiyonda termal direnci %15-25 azaltır. Bu, siyah eloksallı bir TO-220 soğutucusunun %10 daha küçük olabileceği anlamına gelir. BQUQ, optimum termal arayüz temasını sağlamak için tüm montaj yüzeylerinde 0,05mm tolerans ve 25mm başına 0,03mm içinde düzlük uygular. Yüksek titreşimli ortamlar için, damgalanmış kanatlarda dış boyutu artırmadan tabana 0,5mm kalınlık ekleyen perçinleme veya sıkıştırma işlemi öneriyoruz.
Üretim Süreci Toleransları ve Hacme Göre Maliyet
Üretim yöntemi, ulaşılabilir toleransları ve birim fiyatı belirler. Ekstrüde soğutucular ±0,15mm kesit toleransına sahipken, CNC işlemeli soğutucular ±0,02mm elde eder. 1,5-3,0mm alüminyum sacdan yapılan damgalanmış soğutucular ±0,10mm korur ancak 2:1 çekme oranına sahip şekillerle sınırlıdır. BQUQ'nun CNC işlemesi, çoklu kanat yüksekliklerine sahip TO-247 soğutucuları için en sıkı toleransları sunar, ancak daha yüksek maliyetle. Örneğin, 40mm TO-247 ekstrüde soğutucu 1.000 adette $0,40 ve 50.000 adette $0,28 maliyete sahipken, CNC işlemeli versiyon 100 adette $2,50 ve 5.000 adette $1,20 maliyete sahiptir. Damgalanmış TO-220 soğutucuları 100.000 adette $0,10 ile en ucuzudur ancak $1.500'lık takım yatırımı gerektirir.
| Üretim Hacmi | Ekstrüde TO-220 (19mm) | CNC TO-220 (19mm) | Damgalanmış TO-220 (19mm) | Ekstrüde TO-247 (40mm) | CNC TO-247 (40mm) |
| 100 adet | $1,80 | $4,50 | Mevcut değil | $3,50 | $8,00 |
| 1.000 adet | $0,45 | $2,80 | $0,85 | $0,80 | $3,20 |
| 10.000 adet | $0,22 | $1,50 | $0,35 | $0,45 | $1,80 |
| 100.000 adet | $0,15 | Pratik değil | $0,12 | $0,30 | Pratik değil |
| Takım maliyeti | $500 (kalıp) | $0 (takım yok) | $1.500 (damga kalıbı) | $800 (kalıp) | $0 (takım yok) |
| İlk numune teslim süresi | 3 hafta | 3 gün | 4 hafta | 3 hafta | 3 gün |
Gerçek Verilerle Termal Performans Doğrulaması
BQUQ, Rθsa ölçmek için paket paletine gömülü termokupl ve 25°C durgun hava odası içeren standart bir test düzeneği kullanır. 19mm × 12,7mm × 10mm standart TO-220 soğutucusu için, 5W dağılımda 18,5°C/W ölçtük; bu değer, azalan konveksiyon verimliliği nedeniyle 15W'da 22,0°C/W'ye yükselir. Aynı soğutucu, 200 LFM zorlamalı hava akışında 6,5°C/W'ye düşer. 40mm × 25mm × 15mm TO-247 soğutucusu için doğal konveksiyon 5,8°C/W verir ve 300 LFM'de zorlamalı hava bunu 1,9°C/W'ye düşürür. Bu ölçümler, 10W'lık bir TO-220 uygulamasının 75°C kasa yükselmesini korumak için 38mm genişliğinde bir soğutucuya (19mm değil) ihtiyaç duyduğunu, 20W'lık bir TO-247 uygulamasının ise 40mm standartla çalıştığını doğrular. Azalan hava yoğunluğu nedeniyle 1.500 metre üzerindeki rakımlarda her zaman %20 oranında değer düşürün.
Doğru Standart Boyutu Seçmek İçin SSS Tarzı İpuçları
S: TO-247 cihazı için TO-220 soğutucusu kullanabilir miyim? C: Hayır. TO-247 paleti 15,9mm genişliğindeyken TO-220 için bu 12,7mm'dir, bu nedenle TO-220 soğutucusu palet kenarlarını açıkta bırakır, Rθcs'yi %40 artırır ve 15W üzerinde termal kaçak riski oluşturur. TO-247 için 40mm genişliğinde soğutucu kullanın.
S: Damgalama için minimum taban kalınlığı nedir? C: Damgalanmış alüminyum soğutucu için taban, yırtılmayı önlemek için en az 1,5mm olmalıdır. CNC işleme için, 30mm'den geniş soğutucularda eğilmeyi önlemek için minimum 2,0mm'dir. Standart olarak TO-220 için 3,0mm ve TO-247 için 5,0mm öneriyoruz.
S: Güç seviyem için tam boyutu nasıl hesaplarım? C: Rθsa = (Tj_max - Ta - P×(Rθjc + Rθcs)) / P denklemini kullanın. Tj_max=125°C, Ta=50°C, P=8W, Rθjc=3°C/W, Rθcs=0,5°C/W olan bir TO-220 için Rθsa=(125-50-8×3,5)/8 = 3,9°C/W gerekir; bu da 50mm × 30mm × 20mm boyutunda bir soğutucu gerektirir.
S: Kanat yönü standart boyutu etkiler mi? C: Evet. Dikey kanatlar (yukarı bakan kanatlar), yatay kanatlara kıyasla doğal konveksiyonu %30 iyileştirir. Standart soğutucularımız dikey kanat yönelimi için tasarlanmıştır; yatay monte etmeniz gerekiyorsa, genişliği %20 artırın veya %20 daha fazla kanat yüzey alanına sahip bir soğutucu seçin.
S: Özel boyutlar ile standart arasındaki maliyet farkı nedir? C: Özel ekstrüzyon kalıpları $800-$2.000 arasındadır ve 500kg minimum sipariş gerektirir. Özel CNC işlemenin kalıp maliyeti yoktur ancak birim başına $0,50-$2,00 ekler. 5.000 adetin altındaki miktarlar için, takım amortismanından kaçınmak amacıyla her zaman standart bir boyut seçin.
Sonuç ve Pratik Öneriler
Çoğu uygulama için, 5W altındaki güçlerde 19mm × 12,7mm × 10mm standart TO-220 soğutucusunu, 5-15W için 38mm × 25mm × 15mm soğutucuyu ve 10-30W için 40mm × 25mm × 15mm TO-247 soğutucusunu seçin. Montaj delik deseninin paketle eşleştiğini (TO-220 için 2,54mm hatve, TO-247 için 5,08mm) ve taban düzlüğünün 0,03mm içinde olduğunu her zaman doğrulayın. Ortam sıcaklığınız 50°C'yi aşıyorsa veya 1.500 metrenin üzerinde çalışıyorsanız, soğutucu boyutunu bir standart adım artırın. 10.000 adet üzerindeki üretim hacimleri için, siyah eloksallı ekstrüde alüminyum en iyi maliyet-performans oranını sağlarken, CNC işleme ±0,02mm tolerans gerektiren düşük hacimli, yüksek güvenilirlikli tasarımlar için uygundur.
BQUQ, 2004'ten bu yana TO-220 ve TO-247 paketleri için 50 milyondan fazla soğutucu üretmiştir; hata oranı %0,1'in altındadır ve her partide %100 boyutsal denetim uygulanmaktadır. Mühendislik ekibimiz, 24 saat içinde termal simülasyonla optimum standart boyutu önerebilir veya özel bir soğutucu tasarlayabilir. Güç dağılımı gereksinimlerinizin ücretsiz termal değerlendirmesi için devre spesifikasyonlarınızı ve mekanik kısıtlamalarınızı gönderin. DFM geri bildirimiyle 12 saatlik fiyat teklifi hizmeti sunuyoruz. Mühendislik departmanımızla sc@bquq.com adresinden veya WhatsApp +86 13713157787 üzerinden iletişime geçin veya tam 2D çizimler ve termal eğriler içeren standart soğutucu kataloğumuzu indirmek için www.bquq.com adresini ziyaret edin.
İlgili Makaleler
- Vidasız Isı Emici Nasıl Takılır: Termal Yapıştırıcı Rehberi
- Yeni enerji aracı IGBT ısı dağılımı, ısı emici güvenilirlik mühendisliği, ısı borusu ve sıcaklık plakası entegre ısı emici, yüzey işleme ve ısı radyasyonu geliştirme: anodik oksidasyon, siyah kaplama ve mikro-nano yapı, grafen / 3D baskı / akıllı termal yönetim: 2030 ısı emici teknolojisi yol haritası
- AI sunucusunun sıvı soğutmalı penetrasyonu altında donanım ısı emici rekonstrüksiyonu: soğuk levha, mikrokanal ve iki fazlı akış
