Jak określić obszar miedzi potrzebny na płytce drukowanej, aby zapewnić odpowiednie chłodzenie dla MOSFETU SMD mocy?

Planuję użyć IRFR5305PBF Power MOSFET (http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irfr5305pbf.pdf) do włączenia obciążenia. Ustaliłem, że potrzebuję zewnętrznego radiatora z Rthsa <29 C / W.

Jak miałbym zająć się określeniem powierzchni miedzi na płytce drukowanej wymaganej do zapewnienia rezystancji termicznej <29 C / W?

Próbowałem szukać w Google i bazie danych IEEE, ale artykuły nie pokazują jasno, jak to obliczyć.

edycja: Używam 4-warstwowej płytki drukowanej z 1 oz miedzi na górze i na dole i 0,5 uncji miedzi dla wewnętrznych warstw.

Niestety nie ma prostej odpowiedzi na twoje pytanie. Problem zawiera zbyt wiele zmiennych, aby ktokolwiek mógł zmierzyć lub scharakteryzować każdą możliwą konfigurację: grubość FR4, liczba płaskich warstw miedzi, liczba przelotek między warstwami płaskimi, ilość przepływu powietrza nad płytą i temperatura powietrza wlotowego , wkład cieplny innych pobliskich części itp. itp.

Istnieją standardowe metody testowe, ale nie mają one większego znaczenia w żadnej rzeczywistej sytuacji, głównie dlatego, że wykorzystują tylko czysty FR4 bez warstw miedzi jako element rozpraszający ciepło. Różni dostawcy opublikowali również wartości dla niektórych konfiguracji. Połączony arkusz danych odnosi się na przykład do AN-994 IRF , gdzie podają wartości oporu cieplnego dla różnych opakowań oferowanych przez tę firmę. Ale zauważ, że ich standardowe warunki testowe wykorzystują 2 uncje. miedź na zewnętrznych warstwach.

Technologia liniowa to kolejna firma, która publikuje informacyjne wyniki termiczne. Jeśli znajdziesz jedną z jej części w tym samym pakiecie co FET i sprawdzisz arkusz danych, prawdopodobnie podadzą tabelę odporności termicznej dla różnych wielkości rozpraszaczy ciepła na górnej i dolnej warstwie.

Na przykład dla pakietu DDPAK, który nie jest dokładnie taki sam jak DPAK części IRF, dają:

(Z arkusza danych LT1965 można znaleźć więcej informacji na temat warunków testu)

Przynajmniej widać, że osiągnięcie poniżej 29 C / W jest nieco trudne. Jedynymi warunkami testu w wynikach liniowych, które wymagały 4 cali kwadratowych miedzi zarówno na górnej, jak i dolnej warstwie.

Ale znowu, możesz liczyć tylko na te liczby jako wytyczne, ponieważ czynniki takie jak przepływ powietrza będą silnie wpływać na rzeczywiste wyniki w twojej aplikacji.

Sugeruj, aby spojrzeć na radiatory SMT (np. Ten dla urządzeń DPAK firmy Aavid ), ponieważ będą one odpowiadały twoim specyfikacjom (oczywiście z odpowiednim przepływem / konwekcją).

Jeśli chodzi o samą powierzchnię miedzi na płytce drukowanej, możesz sprawdzić takie adnotacje od Fairchild , ale podejrzewam, że po przejrzeniu tego, że wymagany obszar jest dość duży (> 1 cal kwadratowy), co prawdopodobnie nie jest dobrą gwarancją pochłaniania ciepła.

Robert Kollman przedstawia kilka stron tego tematu w Konstruowanie zasilacza - Rozważania dotyczące układu w rozdziale V - Rozważania termiczne.

Nigdy tego nie zrobiłem, ale pamiętałem ten artykuł. Podaje kilka przykładów, więc myślę, że prawdopodobnie mógłbyś to przenieść do swojej sprawy.

Oto interesujący artykuł, który sugeruje użycie 4 warstw i przelotek pod urządzeniem: AN10874 - Przewodnik projektowania termicznego LFPAK MOSFET - Nota aplikacyjna