¿Es una mala idea elevar un diodo Zener caliente de la PCB (para una mejor ventilación)?

Cada vez que reproceso un diodo Zener que ha estado funcionando demasiado caliente (es decir, falló), me gusta reemplazarlo con un equivalente de mayor potencia cuando sea posible y (si es un orificio pasante) levantarlo ligeramente del tablero para una mejor ventilación. Eso parece funcionar bien; ninguna queja hasta ahora.

Luego me encontré con esto, de la hoja de datos de la serie 1N53 :

Reducción de potencia de longitud de cable de la serie 1N53...

Parece que los cables largos pueden aumentar drásticamente los °C/W, mucho más de lo que pensaba, incluso para longitudes cortas. ¿Debería, en cambio, haber reducido la longitud de la ventaja tanto como fuera posible?

¿Hay alguna otra sugerencia para manejar diodos Zener tan problemáticos?

No es de extrañar: el cable tiene una resistencia térmica, muy parecida a la eléctrica, por lo que aumenta linealmente con la longitud. La pregunta es: ¿qué tan bien la placa la sueldas para que actúe como disipador de calor? Eso no es tan fácil de modelar, ya que depende de factores como la temperatura de la placa, el cobre disponible para la conducción del calor y la ventilación... Pero mi intuición dice: los primeros milímetros pueden aumentar drásticamente la ventilación, mientras que elevarla 3 o 4 cm debería hacer prácticamente diferencia en términos de aire fresco. Entonces, salvo la capacidad de ejecutar una simulación térmica de flujo de aire: creo que estás
haciendo bien dando a la cosa 2 mm o tal vez 4 mm de espacio para que la convección funcione, pero después de eso, las desventajas disminuyen. Pero: no tengo experiencia con esto en absoluto. esto es instinto en su forma más pura. También podría exigirle que mantenga la pureza de la esencia lavando su diodo con agua de lluvia y alcohol de grano, y tendría el mismo tipo de autoridad.
@MarcusMüller. O, Cómo aprendí a dejar de preocuparme y amar el Zener. POE
Considere lo que esa hoja de datos llama un "disipador de calor". Soldar un par de pistas en una PCB no es un "disipador de calor". Elevar un poco el diodo probablemente ayudará, pero también tenga en cuenta que hace que la pieza sea más susceptible a daños (es decir, por la vibración durante el uso o incluso por la manipulación durante el ensamblaje del producto). Un componente caliente puede, con el paso de los años, carbonizar lentamente la PCB y oxidar la soldadura. (convirtiéndolo en una especie de consistencia de polvo comprimido), causando una falla. Levantarlo del tablero evita esa posibilidad. En mi opinión, levantarlo o no depende en gran medida de la vida útil esperada del equipo.

Respuestas (2)

Es un paquete excepcionalmente pequeño del que esperar obtener algo así como 5W. En una primera aproximación, todo el calor saldrá de esos gordos 1 mm. ϕ dirige. Aquí hay otra figura de un dispositivo diferente usando el mismo paquete:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si las almohadillas de su zener están conectadas directamente a tal vez cobre de 20 mm x 20 mm en cada lado, es posible que obtenga 40 ° / W, por lo que para un ambiente de 60 ° C y una Tj máxima de 150 ° C, estaría a punto de superar un poco 2W.

Si su disipación de energía real es mucho más de una fracción de 1 W y no hay una tonelada de cobre en la PCB, estaría pensando en intentar adaptar algo como esto (foto de EEVBLOG ) :

ingrese la descripción de la imagen aquí

Tal vez solo suelde una "bandera" de cobre a cada extremo del cable si la longitud lo permite.

O, mejor, intente idear un diseño que no requiera tanta disipación de energía.

Los valores de la hoja de datos le muestran un escenario poco realista; lo que muestra la hoja de datos es la impedancia térmica cuando ambos cables terminan en disipadores de calor muy buenos (quizás perfectos, si los valores se calculan y no se miden, lo cual es probable) en lugar de la lámina de cobre en la PCB a la que realmente estarían conectados .

Montar el diodo elevado de la placa no es una mala idea, si tiene un flujo de aire forzado. Tener el diodo elevado significa que el aire forzado eliminará el calor de manera más efectiva, ya que el flujo de aire puede llegar a todos los lados del diodo y no se ve obstaculizado tanto por otras partes cercanas en el tablero.

Sin embargo, si no tiene un flujo de aire forzado, es posible que descubra que el diodo se calienta más, ya que las trazas de la PCB no pueden disipar tanto el calor; tal como sospechaba de ese gráfico, los cables más largos tienen una mayor temperatura impedancia. Los cables largos actuarán hasta cierto punto como un disipador de calor y ayudarán a disipar el calor en el aire, pero es muy posible que hagan un trabajo peor que las pistas de PCB, especialmente un plano de tierra, dependiendo de cómo esté dispuesta la placa. .

Si realmente necesita disipar mucha energía, le sugiero que haga lo que sugiere la respuesta de Spehro y monte el diodo en un disipador térmico. Sin embargo, es mejor ejecutar su zener a una corriente más baja y quizás amortiguar la referencia así generada con un amplificador operacional.