Як визначити площу міді, яка потрібна на друкованій платі, щоб забезпечити адекватне тепловідведення для потужності SMD MOSFET?

Я планую використовувати IRFR5305PBF Power MOSFET (http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irfr5305pbf.pdf) для включення навантаження. Я визначив, що мені потрібен зовнішній радіатор з Rthsa <29 C / W.

Як би я міг визначити площу міді на друкованій платі, необхідній для забезпечення теплового опору <29 C / W?

Я спробував шукати в Google та базі даних IEEE, але статті чітко не показують, як це обчислити.

редагувати: я використовую 4-шарову друковану плату з 1-унційною міддю зверху і знизу, а для внутрішніх шарів - 0,5 міді.

На жаль, немає простої відповіді на ваше запитання. У проблемі є занадто багато змінних, щоб хто-небудь міряв або охарактеризував кожну можливу конфігурацію: товщина FR4, кількість шарів мідних площин, кількість віаз між шарами площини, кількість повітряного потоку над платою та температура повітря на вхідному повітрі. , тепловий внесок інших довколишніх частин тощо, тощо.

Існують стандартні методи випробувань, але вони навряд чи мають відношення до будь-якої реальної ситуації, головним чином тому, що вони використовують просто голий FR4 без шарів міді як елемент поширення тепла. Різні постачальники також опублікували значення для певних конфігурацій. Наприклад, таблиця даних, з якою ви пов’язані, відноситься до AN-994 IRF , де вони дають значення термічного опору для різних пакетів, пропонованих цією компанією. Але зауважте, що їх стандартний тестовий стан використовує 2 унції. мідь на зовнішніх шарах.

Лінійна технологія - ще одна компанія, яка публікує інформативні теплові результати. Якщо ви можете знайти одну з їх частин у тому ж пакеті, що і ваш FET, і перевірити аркуш, вони, ймовірно, подають таблицю термічного опору для різних розмірів тепловиділювачів верхнього і нижнього шарів.

Наприклад, для свого пакету DDPAK, який не зовсім збігається з DPAK частини IRF, вони дають:

(З таблиці даних LT1965 дивіться там докладніше про умови тестування)

Принаймні, ви можете бачити, що потрапляння до менше 29 C / W є дещо складним. Єдині умови тестування в лінійних результатах, які досягли необхідності 4 міді міді як у верхньому, так і в нижньому шарах.

Але знову ж таки, ви можете розраховувати лише на ці показники як настанови, оскільки такі фактори, як повітряний потік, сильно вплинуть на фактичні результати вашої програми.

Запропонуйте поглянути на тепловідводи SMT (наприклад, цей для пристроїв DPAK від Aavid ), оскільки вони відповідають вашим характеристикам (звичайно, при адекватному потоці / конвекції повітря).

Що стосується тільки мідної площі PCB, ви можете перевірити такі додатки від Fairchild , але я підозрюю, що знежиривши її, що потрібна площа є досить великою (> 1 квадратний дюйм), що, мабуть, не є гарною гарантією тепловідведення.

Роберт Колман надає декілька сторінок на цю тему в розділі « Конструювання ваших джерел живлення та розміщення» у розділі V - Теплові міркування.

Я ніколи цього не робив сам, але пам’ятав цей документ. Він наводить декілька прикладів, тому, мабуть, ви могли, мабуть, перенести це у свій випадок.

Ось цікава стаття, яка пропонує використовувати 4 шари та віаси під пристроєм: AN10874 - Технічний посібник з проектування LFPAK MOSFET - Примітка про застосування