Jump to content

    

Отвод тепла на печатной плате

Хочется эффективно отводить тепло от силовых транзисторов в безвыводном плоском корпусе с термопадом. Плата 6 слоев, фольга 35 мкм, размер 50x50 мм. Считал теплопроводность, думал над разными вариантами разрезания фольги на внутренних слоях. Начать видимо надо с того, что транзисторов 6 штук, чаще всего наиболее нагружены три из них. Стоки этих трех транзисторов, по схеме не соединяются ни с землей ни с питанием. Вот некоторые варианты.

 

1) Могу сделать около 30 переходных на площадке под транзистором, а на внутренних слоях соединить их с полигонами которые будут перекрываться с полигонами земли и питания. То есть тепловой контакт будет через прерпреги, чтобы его улучшить необходимо уменьшать его толщину и увеличивать площадь перекрытия полигонов. Дальше с полигонов питания тепло идет в воздух и в силовые провода подводящие питание. Так же можно сделать перекрытие с другими полигонами для распределения тепла по плате.

 

2) Радиатор сверху через термопрокладку. Мне кажется это очень плохое решение, какова теплопроводность корпуса транзистора на верхнюю сторону нигде не сказано. То есть параметры даже грубо рассчитать не получается.

 

3) Радиатор снизу, может быть даже напрямую монтировать (паять) какие-то медные пластинки с нижней стороны, чтобы на них крепить радиатор или другой теплоотвод. Термосопротивление платы с 30-ю переходными в площадке получается около 5 С/Вт, что не слишком мало. При этом я не могу сильно увеличивать количество переходных, тогда будут большие окна во внутренних полигонах, а по ним подводится питание.

 

4) Объединить варианты 3 и 3, то есть радиатор сверху крепиться к теплоотводу который имеет контакт с нижней поверхностью платы. Ну или можно сказать, плата зажата между двумя радиаторами. Везде будут нужны термопрокладки.

 

5) Три отдельных радиатора/теплоотвода на каждый пятак с нижней стороны платы под транзисторами, монтаж без изоляции.

 

Какие еще варианты рассмотреть? Как лучше сделать? Сейчас рассматриваю только 1 как основной, ну и 5 может быть, остальные не надежные.

 

Спасибо.

Edited by amaora

Share this post


Link to post
Share on other sites
1) Могу сделать около 30 переходных на площадке под транзистором, а на внутренних слоях соединить их с полигонами которые будут перекрываться с полигонами земли и питания. То есть тепловой контакт будет через прерпреги, чтобы его улучшить необходимо уменьшать его толщину и увеличивать площадь перекрытия полигонов. Дальше с полигонов питания тепло идет в воздух и в силовые провода подводящие питание. Так же можно сделать перекрытие с другими полигонами для распределения тепла по плате.

 

5) Три отдельных радиатора/теплоотвода на каждый пятак с нижней стороны платы под транзисторами, монтаж без изоляции.

Отдача тепла с внешних слоёв лучше. Поэтому займите оба внешних слоя максимально цепями термопадов.

 

Другие ножки в безвыводном плоском корпусе обычно тоже неплохо отводят тепло когда подключены к полигонам или утолщающимся дорожкам.

 

30 переходных на площадке под транзистором - в шахматном порядке больше не влезет?

сделайте отводы в сторону линиями из переходных.

 

перекрытие полигонов мне не помогало.

 

медные пластинки припаяные снизу на термопаде работают хорошо

 

термопрокладки всегда можно заменить на термо компаунд, которым залить всё изделие внутри железного корпуса.

 

землю можно вывести на меднёные торцы платы на всех слоях.

 

Вы бы хоть картинку приложили...

 

PS: греющиеся транзисторы подальше друг от друга.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вот картинка, пока только расположение и габариты, переходные добавил на двух крайних транзисторах. Полигоны не нарезаны еще. Больше переходных нельзя т.к. не остается меди на внутренних слоях по которым идет ток.

 

Значит надо делать открытые от маски площадки с нижней стороны платы под транзисторами. И думать как увеличить количество отверстий.

 

post-33778-1525893339_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

Один из главных параметров - выделяемую на плате мощность - вы не огласили, поэтому ничего конкретно сказать нельзя.

Габариты маленькие, и начиная с довольно небольшой мощности это тепло нельзя будет отвести по проводам и естественной конвекцией.

Что бы вы с платой ни делали :laughing:

 

Какая у вас мощность, диапазон рабочих температур, конструктив места установки платы?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Начните решать задачу с того, что 6-миллиомных транзисторов для 50 А тупо мало.

Share this post


Link to post
Share on other sites

На 50А расчитываю без радиаторов, мощность (расчетная) будет приближаться к 10Вт, суммарно по всей плате.

 

Предыдущие прототипы на транзисторах с Rdson 2.5 мОм как-то справляются с током 30А оставаясь лишь немного теплыми. И плата там слабая по тепловым параметрам. А здесь сопротивление меньше 1 мОм.

 

По месту установки ничего сказать нельзя, условия могут быть разными. Надо работать во всех условиях насколько возможно. В "среднем" случае T=25C и есть искуственная конвекция. Рассматриваю так же возможноть параллельного включения двух таких плат, но это вероятно будет нецелесообразно по стоимости.

Share this post


Link to post
Share on other sites

А есть ли смысл упираться именно в безвыводные корпуса? Транзисторы в TO-220 судя по поиску, можно найти до 1,65 мОм при максимальном Uси = 60 В (FDP020N06B). Потери будут больше, но и отвести тепло гораздо проще - через термопрокладки на общий радиатор.

Edited by Priest_89

Share this post


Link to post
Share on other sites
По месту установки ничего сказать нельзя, условия могут быть разными. Надо работать во всех условиях насколько возможно. В "среднем" случае T=25C и есть искуственная конвекция.

Силовые ключи можно вынести на плату на алюминиевой основе.

 

Если есть искусственная конвекция, то проще медную фольгу напаять на площадки и изобразить радиатор.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вот так делают в автомобилях. Контроллер BLDC 500 ватт.

bldc1.jpg

Bldc3.jpg

post-43909-1525941102_thumb.jpg

post-43909-1525941118_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Эта пружина прижимает плату? А слева три пары контактов что такое? На этой плате все полигоны теплоотводов электрически соединены?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Вот так делают в автомобилях. Контроллер BLDC 500 ватт.

Я так полагаю, что плата ставиться на какой-то термокомпаунд прямо на мощный алюминиевый корпус,

который, в свою очередь, прикручивается к авто. Так и 20 Вт снять без проблем можно.

 

А прокладка какая-нибудь была под платой, или компаунда хватает для изоляции?

 

Эта пружина прижимает плату? А слева три пары контактов что такое?

Судя по картинке, плата крепится тремя винтами. Слева выводы трех фаз обмоток. Все внешние контакты пружинные, без пайки.

Share this post


Link to post
Share on other sites
А прокладка какая-нибудь была под платой, или компаунда хватает для изоляции?

Белая муть вокруг транзисторов - это термокомпаунд вылез через переходные отверстия.

Между платой и корпусом зазор в 1-1,5 мм. Винты держат плату, но часть платы с мощными транзисторами висит свободно - пружины через силовые контакты прижимают её к корпусу, а с другой стороны под силовыми контактами видно изолирующие прокладки удерживающие зазор между платой и корпусом.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Эта пружина прижимает плату? А слева три пары контактов что такое? На этой плате все полигоны теплоотводов электрически соединены?

То что вы считаете пружиной, это дроссель обыкновенный.

Контакты слева, это не три пары, просто три контакта на обмотки мотора.

Полигоны не соединены, это хорошо видно на фото.

 

Я так полагаю, что плата ставиться на какой-то термокомпаунд прямо на мощный алюминиевый корпус,

который, в свою очередь, прикручивается к авто. Так и 20 Вт снять без проблем можно.

 

А прокладка какая-нибудь была под платой, или компаунда хватает для изоляции?

Да это термокомпаунд, прокладок нет, как уже написали выше просто зазор между корпусом и платой.

Корпус к кузову не прикручивается, корпус является и корпусом мотора,.

Это вентилятор (Карлсон) радиатора от ауди.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Переходных там много, и значительная часть не под транзистором а рядом и они большего диаметра. Ну это и понятно, для хорошего монтажа отверстия на площадках вредны и их делают минимального диаметра. А вот так далеко от компонента делать переходы, наверно фольга достаточно толстая чтобы разносить тепло.

 

С корпусами TO-220 могут начаться электрические проблемы при быстром переключении. Это вот не хочется.

 

На алюминиевой плате сложно питание будет подвести. И дорого наверно для мелкой серии или прототипа.

Edited by amaora

Share this post


Link to post
Share on other sites
10Вт, суммарно ... сопротивление меньше 1 мОм

При такой площади оно уже будет конкретно разогрето, а потому далеко не 1 мОм.

 

Здесь решение всего проекта изначально ошибочно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now