[vrmsumy 0]

Подскажите пожалуйста, как можно рассчитать возможность использования участка печатной платы в качестве радиатора охлаждения для MOSFET-транзистора в корпусе D-PAK?

 

Стоит задача охладить MOSFET-транзистор в корпусе D-PAK до температуры 50-60 градусов.

 

Исходные данные:

- выделяемая в транзисторе тепловая мощность - 1 ватт

- температура окружающего воздуха - 30 градусов Цельсия

- принудительный обдув платы воздухом не предусмотрен

- плата двухсторонняя

- толщина меди 35 мкм

 

Сейчас транзистор установлен на площадку 6х6 мм, его температура 80-90 градусов.

 

Есть возможность изобразить на печатной плате "радиатор", размерами 30x30 мм.

 

Достаточно ли такого "радиатора на печатной плате" для охлаждения транзистора до температуры 50-60 градусов?

Радиатор делать сплошным полигоном меди или лучше сделать несколько полосок, покрытых валиками припоя? Какой толщины должны быть полоски, какой промежуток между ними?

Нужно ли делать радиатор с обоих сторон печатной платы? Нужно ли соединять радиаторы с обоих сторон проходными отверстиями? Сколько таких отверстий нужно?

[Salamander 2]

Полоски делать явно не стоит.

В радиаторах (объемных) многочисленные пропилы увеличивают площадь отдачи тепла, а здесь вы имеете дело с плоскостью. Валики припоя толщину увеличат не намного. Подумайте сами, как изменится площадь радиатора если вы наделает полосок.

 

По поводу переходных отверстий - если у вам радиатор с двух сторон, то конечно делать. Иначе как вы будете тепло отводить на другую сторону, не через плату же?

Сколько таких отверстий нужно?

Чем больше, тем лучше. Плату будете заказывать? Тогда кидайте по максимуму, станок все просверлит.

 

выделяемая в транзисторе тепловая мощность - 1 ватт

Сейчас транзистор установлен на площадку 6х6 мм, его температура 80-90 градусов.

А схема у вас правильно работает? Что-то сомнения берут, что DPAK так разогревается от 1 ватта..

Изменено 16 августа, 2014 пользователем Salamander

[HardEgor 89]

Подскажите пожалуйста, как можно рассчитать возможность использования участка печатной платы в качестве радиатора охлаждения для MOSFET-транзистора в корпусе D-PAK?

Почитай AN-1187, там есть графики теплового сопротивления с разными площадями и количеством via.

Да, кстати, совсем забыл, у них есть калькулятор!

[vrmsumy 0]

А схема у вас правильно работает? Что-то сомнения берут, что DPAK так разогревается от 1 ватта..

Использую транзистор IRFR5305PBF в корпусе D-PAK. Этот транзистор стоит во встроенном блоке питания, который преобразует 12 вольт в 3.3 вольта. Рассеиваемое транзистором тепло прикидывал по КПД этого блока питания - на входе у него 12 вольт x 0.92 ампера = 11 ватт, на выходе 3.3 вольта x 3 ампера = 10 ватт. То есть можно считать, что в транзисторе, примерно, выделяется 1 ватт.

 

Тепловые параметры транзистора из даташита -

Thermal resistance:

1. Junction-to-Case - 1.4 град.С/ватт

 

2. Junction-to-Ambient (PCB mount)* - 50 град.С/ватт

*When mounted on 1" square PCB

 

3. Junction-to-Ambient** - 110 град.С/ватт

**Uses typical socket mount.

 

При температуре окружающей среды 30 градусов, температура корпуса транзистора 80-90 градусов. В принципе похоже на правду или нет?

 

Почитай AN-1187, там есть графики теплового сопротивления с разными площадями и количеством via.

Да, кстати, совсем забыл, у них есть калькулятор!

Огромное спасибо!

Попробую разобраться....

 

Выбираю в калькуляторе элемент DRV8813PWPR - у него тоже тепловое сопротивление 1.4 град.С/ватт

Ввожу выделяемую тепловую мощность (Device Power dissipation) - 1 w

Ввожу температуру окружающей среды (Ambient) - 30 град.С

Ввожу площадь платы PCB Copper Coverage Area - 900 мм2

Получается температура корпуса транзистора - 108 градусов

 

О "радиаторе на плате" не стоит и думать?

Изменено 16 августа, 2014 пользователем vrmsumy

[HardEgor 89]

Выбираю в калькуляторе элемент DRV8813PWPR - у него тоже тепловое сопротивление 1.4 град.С/ватт

Ввожу выделяемую тепловую мощность (Device Power dissipation) - 1 w

Ввожу температуру окружающей среды (Ambient) - 30 град.С

Ввожу площадь платы PCB Copper Coverage Area - 900 мм2

Получается температура корпуса транзистора - 108 градусов

 

О "радиаторе на плате" не стоит и думать?

Многовато, похоже они в калькуляторе на порядок ошиблись.

Если при тех же условиях выбрать температуру платы(Board) 30 гр., то получается температура корпуса 60 гр. уже похоже на правду.

Хотя проще проверить - вырезать из текстолита кусок, припаять что-нибудь в таком корпусе, выставить мощность и измерять температуру.

[Меджикивис 0]

В одном мощном БП видел такое решение: тонкий стеклотекстолит (0.15 или около того) был наклеен на толстой алюминиевой пластине. И сверху планаром всё было собрано, силовые ключи D2-пак тоже донышком напаяны на свои площадки. Теплоотвод сквозь стеклотекстолит на алюминиевую основу.

Не знаю, существует ли уже готовый такой "стеклотекстолированный алюминий".

 

[V_G 11]

Не знаю, существует ли уже готовый такой "стеклотекстолированный алюминий".

Там не стеклотекстолит, а теплопроводящая керамика. Т111, HA50 http://www.pselectro.ru/materialy_pechatnyh_plat/

 

 

[Tiro 0]

Там не стеклотекстолит, а теплопроводящая керамика. Т111, HA50 http://www.pselectro.ru/materialy_pechatnyh_plat/

Это не керамика, не путайте. Что-то вроде ламината из полиимида. Хоть и пишут про керамику, а коэффициент расширения хороший. На керамике обычно 50 мм мах подложка.

[eugen_pcad_ru 0]

ИМХО лучше печатную плату использовать по назначению. Если нужен теплоотвод, а радиатор использовать нельзя, используйте принцип кондиционера: медный провод, отводящий тепло на внешний экран.

[HardEgor 89]

ИМХО лучше печатную плату использовать по назначению. Если нужен теплоотвод, а радиатор использовать нельзя, используйте принцип кондиционера: медный провод, отводящий тепло на внешний экран.

Если плата пойдёт в производство, это всё не технологично по сравнению с использованием самой печатной платы. Так то можно согнуть(или купить) гребенку из фольги и припаять рядом.

 

[Myron 0]

Если плата пойдёт в производство, это всё не технологично по сравнению с использованием самой печатной платы. Так то можно согнуть(или купить) гребенку из фольги и припаять рядом.

И это называется "технологично"? Годится только в гараже при серийности 10 шт в год. Ну или в Китае, если очень хочется, там сделают.

[Herz 6]

Не знаю, существует ли уже готовый такой "стеклотекстолированный алюминий".

Это фактически банально. Поиск в Гугле даст море ссылок: раз, два, три ...

[x-men 0]

Надо провести правильную оценку потерь в транзисторе. Для выбраного вами p-канального полевого транзистора доля статических потерь составляет менее 0,07 Вт. Динамические надо вам самому оценить, потому что частота вами не была названа. Но мне кажется, что полная мощность потерь в транзисторе будет меньше 1 Вт. В настоящее время есть немало микросхем понижающих преобразователей, в корпусе soic-8, на токи до трех ампер включительно.

Изменено 17 августа, 2014 пользователем x-men

[_pv 79]

Огромное спасибо!

Попробую разобраться....

 

Выбираю в калькуляторе элемент DRV8813PWPR - у него тоже тепловое сопротивление 1.4 град.С/ватт

Ввожу выделяемую тепловую мощность (Device Power dissipation) - 1 w

Ввожу температуру окружающей среды (Ambient) - 30 град.С

Ввожу площадь платы PCB Copper Coverage Area - 900 мм2

Получается температура корпуса транзистора - 108 градусов

 

О "радиаторе на плате" не стоит и думать?

даже без тепловых сопротивлений кристалл-корпус и корпус плата, просто поверхность без дополнительной вентиляции рассеивает для грубых прикидок и небольших температур можно считать 1мВт / градус / см2

хотите рассеять 1000мВт с площади 10см2 получайте 100 градусов перепад температуры, так что всё нормально с калькулятором.

соответственно радиатор из платы делать можно если места свободного очень уж много.

 

[bolden 0]

Что-то мне подсказывает, что 1мВт / градус / см2, слишком грубо, так как получается, что выводные резисторы должны всегда раскалёнными работать. Площадь поверхности их меньше см2, мощность в 100- 200 мВт рассеивают. Возможно в единицах измерения или порядке ошиблись.