ฮีทซิงค์เล็กเกินไปคือสาเหตุอันดับต้นๆ ที่ทำให้เรกูเลเตอร์ มอสเฟต หรือทรานซิสเตอร์กำลัง พังซ้ำที่เดิมทั้งที่เปลี่ยนตัวใหม่ไปแล้ว บทความนี้สรุปวิธีคำนวณแบบใช้จริงหน้างาน ไม่ต้องเปิดตำรา
ขั้นที่ 1 หาว่าต้องระบายความร้อนกี่วัตต์
หัวใจคือ กำลังสูญเสีย (P) ที่กลายเป็นความร้อนในตัวอุปกรณ์ คำนวณต่างกันตามชนิด
| อุปกรณ์ | สูตร | ตัวอย่าง |
|---|---|---|
| เรกูเลเตอร์เชิงเส้น (7805, LM317) | P = (Vin − Vout) × I | 12V→5V ที่ 0.5A = 3.5 วัตต์ |
| มอสเฟต (สวิตช์) | P = I² × Rds(on) | 10A, Rds(on) 0.04Ω = 4 วัตต์ |
| ทรานซิสเตอร์ (เชิงเส้น) | P = Vce × Ic | 15V, 1A = 15 วัตต์ |
| ไดโอด / บริดจ์ | P = Vf × I | 1V, 5A = 5 วัตต์ |
จุดที่คนพลาดบ่อย คิดว่า 7805 จ่าย 0.5A แล้วร้อนน้อย ความจริงความร้อนมาจาก ส่วนต่างแรงดัน ไม่ใช่กระแสอย่างเดียว ยิ่งอินพุตสูง ยิ่งร้อน การลดอินพุตจาก 12V เหลือ 9V ลดความร้อนลงเกือบครึ่ง โดยที่วงจรยังทำงานเหมือนเดิม
ขั้นที่ 2 เลือกขนาดฮีทซิงค์
ฮีทซิงค์มีค่าประจำตัวคือ Rth (°C/W) แปลว่าถ้าระบายความร้อน 1 วัตต์ อุณหภูมิจะสูงกว่าอากาศรอบข้างกี่องศา ยิ่งตัวเลขน้อยยิ่งระบายดี
ค่าประมาณสำหรับฮีทซิงค์อะลูมิเนียมครีบ ระบายด้วยอากาศนิ่ง (ไม่มีพัดลม)
| กำลังที่ต้องระบาย | ขนาดฮีทซิงค์โดยประมาณ |
|---|---|
| ต่ำกว่า 1 วัตต์ | ครีบเล็กแบบคลิป TO-220 หรือไม่ต้องใช้ |
| 1–3 วัตต์ | ฮีทซิงค์สูงประมาณ 25–30 มม. |
| 3–8 วัตต์ | ฮีทซิงค์หน้ากว้าง 40–60 มม. ครีบลึก |
| 8–20 วัตต์ | ฮีทซิงค์แผงใหญ่ หรือยึดกับโครงโลหะของเครื่อง |
| เกิน 20 วัตต์ | ต้องมีพัดลมช่วย หรือเปลี่ยนไปใช้วงจรสวิตชิ่งแทน |
กฎง่ายๆ ที่ใช้ได้จริง — ถ้าจับแล้วร้อนจนทนไม่ได้เกิน 3 วินาที (ประมาณ 70°C ขึ้นไป) แปลว่าฮีทซิงค์เล็กไป อุปกรณ์จะยังไม่พังทันที แต่อายุการใช้งานจะสั้นลงมาก
ขั้นที่ 3 เรื่องที่สำคัญพอๆ กับขนาด
- ต้องทาซิลิโคนนำความร้อนเสมอ ผิวโลหะที่ดูเรียบจริงๆ แล้วสัมผัสกันไม่ถึง 30% ช่องว่างอากาศที่เหลือเป็นฉนวนกันความร้อน ทาบางๆ พอเคลือบ ไม่ใช่ทาหนา
- แผ่นไมก้ากับบูชพลาสติก ใช้เมื่อตัวถังอุปกรณ์มีไฟ (ขา Collector หรือ Drain มักต่อกับแผ่นหลัง) และฮีทซิงค์ต่อกับกราวด์หรือตัวเครื่อง ถ้าไม่ใส่จะช็อตทันที แต่ไมก้าทำให้ระบายความร้อนแย่ลงประมาณ 20–30% ต้องเผื่อขนาดฮีทซิงค์
- ขันน็อตให้แน่นพอดี แน่นเกินไปตัวถังบิดและชิปร้าว หลวมเกินไปความร้อนไม่ถ่ายเท
- วางครีบตั้งตามแนวดิ่ง เพื่อให้อากาศร้อนลอยขึ้นผ่านครีบได้ วางครีบนอนขวางทางลมจะเสียประสิทธิภาพไปมาก
- เว้นที่ให้ลมเข้าออก ฮีทซิงค์ใหญ่ที่อยู่ในกล่องปิดสนิทระบายได้แย่กว่าฮีทซิงค์เล็กที่มีลมผ่าน
ทางลัดที่ดีกว่าการเพิ่มฮีทซิงค์
ถ้าคำนวณแล้วได้เกิน 10 วัตต์จากเรกูเลเตอร์เชิงเส้น ให้พิจารณาเปลี่ยนไปใช้ โมดูลสวิตชิ่ง (DC-DC Buck) แทน ประสิทธิภาพสูงกว่า 85% ความร้อนเหลือไม่ถึงหนึ่งในห้า ราคาถูกกว่าฮีทซิงค์ใหญ่ๆ และไม่ต้องเจาะกล่องเพิ่ม
หาอะไหล่ตัวนี้อยู่?
D&E Electronic Parts Supply จำหน่ายชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ปลีก–ส่ง ย่านบ้านหม้อ มากกว่า 30 หมวดสินค้า