Как определить площадь меди, необходимую на печатной плате для обеспечения адекватного теплоотвода для мощного SMD MOSFET?

К сожалению, на ваш вопрос нет простого ответа. В задаче слишком много переменных, чтобы кто-либо мог измерить или охарактеризовать каждую возможную конфигурацию: толщина FR4, количество медных плоских слоев, количество переходных отверстий между плоскими слоями, количество воздушного потока над платой и температура воздуха на входе. , тепловой вклад других близлежащих частей и т. д. и т. д.

Существуют стандартные методы испытаний, но они вряд ли применимы к какой-либо реальной ситуации, в основном потому, что они используют в качестве теплораспределяющего элемента просто голый FR4 без медных слоев. Различные поставщики также опубликовали значения для определенных конфигураций. Например, таблица данных, на которую вы ссылаетесь, относится к AN-994 IRF , где они дают значения теплового сопротивления для различных пакетов, предлагаемых этой компанией. Но обратите внимание, что в их стандартных условиях испытаний используется 2 унции. медь на наружных слоях.

Linear technology — еще одна компания, публикующая информативные тепловые результаты. Если вы сможете найти одну из их частей в той же упаковке, что и ваш полевой транзистор, и проверить техническое описание, они, скорее всего, дадут таблицу теплового сопротивления для распределителей тепла различных размеров на верхнем и нижнем слоях.

Например, для своего пакета DDPAK, который не совсем совпадает с DPAK вашей части IRF, они дают:

(Из таблицы данных LT1965 см. там более подробную информацию об условиях испытаний)

По крайней мере, вы можете видеть, что получить менее 29 C/W довольно сложно. Единственные условия испытаний в линейных результатах, при которых потребовалось 4 квадратных дюйма меди как на верхнем, так и на нижнем слоях.

Но опять же, вы можете рассчитывать на эти цифры только как на ориентиры, потому что такие факторы, как воздушный поток, будут сильно влиять на фактические результаты в вашем приложении.

Предлагаем вам взглянуть на радиаторы SMT (например , этот для устройств DPAK от Aavid ), поскольку они будут соответствовать вашим спецификациям (конечно, с достаточным воздушным потоком / конвекцией).

Что касается только области меди на печатной плате, вы можете проверить приложения, подобные этому, от Fairchild , но я подозреваю, что требуемая площадь довольно велика (> 1 квадратный дюйм), что, вероятно, не является хорошей гарантией теплоотвода.

Роберт Коллман посвящает этому вопросу несколько страниц в книге «Конструирование источника питания — рекомендации по компоновке » в разделе V — «Температурные соображения».

Я никогда не делал этого сам, но я вспомнил эту бумагу. Он приводит несколько примеров, так что я думаю, вы, вероятно, могли бы перенести это на свой случай.

Вот интересная статья, в которой предлагается использовать 4 слоя и переходные отверстия под устройством: AN10874 - Руководство по тепловому проектированию LFPAK MOSFET - Замечания по применению