Jak utrzymać regulator liniowy w niskiej temperaturze bez faktycznego radiatora?

Chcę użyć regulatora liniowego do niektórych zastosowań, jest on w pakiecie SOT-223 (nie SOT-89). Jak utrzymać chłód, najlepiej bez obszernego radiatora? Regulator może rozpraszać 2-3W ciepła. Słyszałem, że można użyć miedzianych śladów pod regulatorem na płytce drukowanej, aby utrzymać regulator w niskiej temperaturze; czy ktoś ma na to jakieś odniesienia?

Nie będziesz w stanie rozproszyć tak dużej ilości ciepła, używając jedynie miedzianych śladów, które odprowadzą ciepło. (SOT-89 jest również bardzo małym pakietem, czy jesteś pewien, że określona część tego konkretnego pakietu ma moc 3 W?)

Używam paczek wielkości D-Pak z dużą ilością miedzi na czterech warstwach i matrycach przelotek, aby spróbować dostarczyć temu urządzeniu dużo miedzi do radiatora.

Działa to dość dobrze w przypadku obciążeń o niskim obciążeniu, ale nie działa dobrze w przypadku obciążeń ciągłych (występuje wysoka odporność termiczna na powietrze). Aby spełnić wysokie wymagania dotyczące rozpraszania, potrzebujesz żeberek i powietrza poruszającego się po nich, i chyba że budujesz płytki drukowane inaczej niż ja wiem, będziesz potrzebował radiatora, aby uzyskać te płetwy.

Zdaję sobie sprawę, że to nie odpowiada bezpośrednio na twoje pytanie, ale coś, co możesz rozważyć.

Zamiast rozpraszać tak dużo energii, możesz postawić konwerter buck przed regulatorem liniowym. Uzyskaj moc wyjściową przy napięciu nieco wyższym niż wymagane przez liniowy regulator.

To nie tylko zmniejszy ilość ciepła, którą musisz rozproszyć, ale także poprawi wydajność twojego projektu.

Jeśli chodzi o pochłanianie ciepła, zwykle umieszczam kilka przelotek bezpośrednio na mojej płaszczyźnie podłoża. Płaszczyzna uziemienia wydaje się bardzo dobra w rozpraszaniu ciepła. Jeśli pójdziesz na planszę 4+ i masz wewnętrzną płaszczyznę uziemienia, rozpraszanie ciepła nie będzie prawie tak dobre.

To prawa fizyki. Musisz rozproszyć 3 W przez urządzenia o dużej odporności termicznej, nastąpi wzrost temperatury. Użycie miedzianych śladów może zabrać ciepło z urządzeń do montażu powierzchniowego na płytce drukowanej. Ale to ciepło wciąż musi zostać zatopione.

Patrząc na urządzenie SOT223, mają Rj-a 91 K / W, co oznacza, że ​​przy dwóch do trzech watów można oczekiwać wzrostu temperatury o 273 K. Spowoduje to ugotowanie urządzenia. Rj-s (rezystancja złącza do punktu lutowniczego) wynosi 10 K / W, więc pod warunkiem, że Twoja płytka rozproszy ciepło, urządzenie będzie 30 K powyżej temperatury otoczenia.

Jeśli Twoja płytka jest zamontowana w metalowej obudowie, możesz przy odrobinie wysiłku projektowego wyrównać duże podkładki termiczne na płytce drukowanej z wyspami na metalowej obudowie.

        /---\                        hot device    
==================================   PCB
_______/     \______/    \______     Metal enclosure

Zastosowanie dużych miedzianych podkładek na każdej warstwie z dużą ilością przelotek pomoże w przenoszeniu ciepła. Jedynym innym problemem jest przymocowanie płytki drukowanej do metalowej obudowy i zastosowanie wystarczającego ciśnienia i mieszanki termicznej, aby płyta mogła przewodzić ciepło do obudowy.

W ten sposób skutecznie przenosi ciepło z elementu na płytę i do obudowy. Tak więc obudowa skutecznie staje się radiatorem.

Bez radiatora na płycie zredukujesz Rj-a z 91 K / W do niższej wartości. Co to za wartość, musisz ustalić eksperymentalnie. Zrób prostą płytkę drukowaną z przedmiotowym urządzeniem i podkładki termiczne na każdej warstwie za pomocą przelotek, a następnie zwiększ ilość energii, którą przepływasz przez urządzenie, z mniej niż jednego wata delikatnie do dwóch / trzech watów i używając termopary , zapisz temperaturę na płycie i urządzeniu. Umożliwi to obliczenie Rj-a urządzenia na płytce drukowanej.

Tak, możesz schłodzić urządzenie za pomocą płyty. Zauważ, że zajmuje to rozsądnie dużą powierzchnię. Nie oczekuj, że cała plansza da efekt chłodzący komponentowi, na przykład jeśli jego zakładka znajduje się na płaszczyźnie podłoża. Uważam, że jedyny skuteczny obszar mieści się w przedziale od 6 cm do 8 cm.

Przelotki lub małe otwory, które zwykle widzisz w tych płaszczyznach, są przelotami termicznymi. Po drugiej stronie planszy prawdopodobnie znajduje się również miedziana płaszczyzna. Zwiększa chłodzenie termiczne, ale może być trudne do wykonania, gdy prototypujesz własne płyty w domu. Otwory nie mogą być tak duże (rzędu kilku dziesiątych mm).

Któregoś dnia zrobiłem regulator przełączający, który również potrzebował trochę chłodzenia. Był w obudowie TO-263, która jest nieco większa. Ale tak czy inaczej, arkusz danych krajowych na stronach 4 i 5 określał, że z 1 centymetrem kwadratowym powierzchni miedzi mam rezystancję chłodzenia 26C / W. To JA, co nie jest takie złe. Jeśli rozproszysz 3W, dodasz 75C powyżej temperatury otoczenia, co jest wystarczająco dobre. W tym konkretnym przypadku robiłem płytkę drukowaną na amatorskiej maszynie do trawienia, więc zrobiłem obszar dwa razy większy, ponieważ połączenie lutownicze z płytą jest trudniejsze.

Jak opisano w rozpraszaniu mocy o niskim profilu , możesz być w stanie zmarnować trochę ciepła w innym elemencie (rezystor przed lub drugi regulator), więc twój regulator nie musi się rozpraszać tak bardzo. Będziesz musiał wykonać obliczenia dla minimalnych i maksymalnych napięć oraz minimalnych i maksymalnych obciążeń, których oczekujesz.

Może to być bardzo brutalne i nie dokonałem żadnych szacunków termicznych dotyczących twoich wymagań, ale jedną z opcji, jeśli fizyczny rozmiar radiatora stanowi problem, jest wypełnienie obszaru płyty lub urządzenia związkiem o niskiej odporności termicznej. Widziałem to przy użyciu zwykłego starego Aralditu w celu rozłożenia obciążenia termicznego. Jeśli zalewanie odbywa się w metalowej obudowie, masz również korzyść z metaloplastyki. Pamiętaj - to sprawia, że ​​przeróbka jest trochę trudna!

Badając to samo pytanie dotyczące tranzystora przełączającego pakiet SOT-223, natknąłem się na Podręcznik referencyjny technik lutowania i montażu półprzewodników ON (znajdź go tutaj: http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/SOLDERRM-D.PDF ). Jest to skompilowany zestaw artykułów dotyczących zagadnień termicznych i montażowych i zawiera dziesiątki śladów dla popularnych typów opakowań (w tym SOT-223). Zawiera także artykuły na temat przygotowywania mocowań radiatora PCB, smaru termicznego i innych technik, których wcześniej nie rozważałem. Dokument został niedawno zmieniony, lipiec 2014 r.

Warto było przejrzeć.