ฉันจะตรวจสอบพื้นที่ของทองแดงที่จำเป็นบน PCB เพื่อให้การระบายความร้อนที่เพียงพอสำหรับพลังงาน SMD MOSFET ได้อย่างไร

ฉันวางแผนที่จะใช้ MOSFET Power IRFR5305PBF (http://www.irf.com/product-info/datatab/data/irfr5305pbf.pdf) เพื่อเปิดโหลด ฉันตัดสินใจแล้วว่าฉันต้องการฮีทซิงค์ภายนอกด้วย Rthsa <29 C / W

ฉันจะพิจารณาเกี่ยวกับพื้นที่ของทองแดงบน PCB ที่ต้องใช้เพื่อให้ความต้านทานความร้อน <29 C / W ได้อย่างไร

ฉันลองค้นหาใน Google และฐานข้อมูล IEEE แล้ว แต่บทความไม่แสดงวิธีการคำนวณนี้อย่างชัดเจน

แก้ไข: ฉันใช้ PCB 4 ชั้นที่มีทองแดง 1 ออนซ์ที่ด้านบนและด้านล่างและทองแดง 0.5oz สำหรับชั้นใน

น่าเสียดายที่ไม่มีคำตอบสำหรับคำถามของคุณง่ายๆ มีตัวแปรมากเกินไปในปัญหาสำหรับทุกคนที่จะวัดหรือกำหนดลักษณะที่เป็นไปได้ทุกอย่าง: ความหนาของ FR4, จำนวนชั้นระนาบทองแดง, จำนวนจุดแวะระหว่างเลเยอร์ระนาบ, จำนวนการไหลของอากาศเหนือบอร์ดและอุณหภูมิอากาศที่ไหลเข้า การระบายความร้อนของชิ้นส่วนใกล้เคียงอื่น ๆ ฯลฯ

มีวิธีการทดสอบมาตรฐาน แต่สิ่งเหล่านี้แทบจะไม่เกี่ยวข้องกับสถานการณ์จริงใด ๆ ส่วนใหญ่เป็นเพราะพวกเขาใช้ FR4 เปล่าโดยไม่มีชั้นทองแดงเป็นองค์ประกอบการแพร่กระจายความร้อน ผู้จำหน่ายหลายรายมีการเผยแพร่ค่าสำหรับการกำหนดค่าบางอย่าง ตัวอย่างเช่นแผ่นข้อมูลที่คุณเชื่อมโยงอ้างถึงAN-994ของ IRF ซึ่งเป็นแผ่นที่ให้ค่าความต้านทานความร้อนสำหรับแพ็คเกจต่างๆที่ บริษัท นำเสนอ แต่โปรดทราบว่าเงื่อนไขการทดสอบมาตรฐานของพวกเขาใช้ 2 ออนซ์ ทองแดงที่ชั้นนอก

เทคโนโลยีเชิงเส้นเป็น บริษัท อื่นที่เผยแพร่ผลลัพธ์ทางความร้อนที่ให้ข้อมูล หากคุณสามารถหาชิ้นส่วนใดชิ้นหนึ่งของพวกเขาในแพ็คเกจเดียวกับ FET ของคุณและตรวจสอบแผ่นข้อมูลพวกเขามีแนวโน้มที่จะให้ตารางความต้านทานความร้อนสำหรับตัวกระจายความร้อนขนาดต่างๆที่ชั้นบนและชั้นล่าง

ตัวอย่างเช่นสำหรับแพคเกจ DDPAK ซึ่งไม่เหมือนกับ DPAK ของส่วน IRF ของคุณพวกเขาให้:

(จากแผ่นข้อมูล LT1965 ให้ดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเงื่อนไขการทดสอบ)

อย่างน้อยคุณจะเห็นได้ว่าการได้น้อยกว่า 29 C / W นั้นค่อนข้างท้าทาย เงื่อนไขการทดสอบเพียงอย่างเดียวในผลลัพธ์แบบเส้นตรงที่บรรลุว่าต้องการทองแดง 4 ตารางนิ้วทั้งบนชั้นบนและชั้นล่าง

แต่อีกครั้งคุณสามารถไว้วางใจตัวเลขเหล่านี้เป็นแนวทางได้เนื่องจากปัจจัยต่างๆเช่นการไหลเวียนของอากาศจะมีอิทธิพลอย่างมากต่อผลลัพธ์ที่แท้จริงในใบสมัครของคุณ

ขอแนะนำให้คุณดูที่แผ่นระบายความร้อน SMT (เช่นนี้สำหรับอุปกรณ์ DPAK จาก Aavid ) เนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้จะตอบสนองความต้องการของคุณ (ด้วยการไหลเวียนของอากาศ / การพาความร้อนที่เพียงพอ)

สำหรับพื้นที่ทองแดง PCB เพียงอย่างเดียวคุณสามารถตรวจสอบสิ่งที่ชอบได้จาก Fairchildแต่ฉันสงสัยว่าจะอ่านไม่ออกว่าพื้นที่ที่ต้องการมีขนาดใหญ่พอสมควร (> 1 ตารางนิ้ว) ซึ่งอาจไม่รับประกันการระบายความร้อนได้ดี

Robert Kollman จัดเตรียมสองสามหน้าสำหรับหัวข้อนี้ในการสร้างข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับแหล่งจ่ายไฟ - โครงร่างในหัวข้อ V - ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับความร้อน

ฉันไม่เคยทำสิ่งนี้ด้วยตัวเอง แต่ฉันจำบทความนี้ได้ เขาให้ตัวอย่างบางอย่างดังนั้นฉันเดาว่าคุณอาจโอนไปยังกรณีของคุณ

นี่คือบทความที่น่าสนใจที่แนะนำให้ใช้ 4 เลเยอร์และจุดแวะภายใต้อุปกรณ์: AN10874 - คู่มือการออกแบบระบายความร้อนของ LFPAK MOSFET - หมายเหตุการใช้งาน