Как определить площадь меди, необходимую на печатной плате для обеспечения достаточного радиатора для мощного SMD MOSFET?

Я планирую использовать IRFR5305PBF Power MOSFET (http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irfr5305pbf.pdf) для включения нагрузки. Я решил, что мне нужен внешний радиатор с Rthsa <29 C / W.

Как мне определить площадь меди на печатной плате, необходимую для обеспечения теплового сопротивления <29 С / Вт?

Я попытался выполнить поиск в Google и в базе данных IEEE, но статьи не дают четкого представления о том, как это рассчитать.

редактировать: я использую 4-слойную печатную плату с 1 унции меди сверху и снизу и 0,5 унции меди для внутренних слоев.

К сожалению, нет простого ответа на ваш вопрос. В задаче слишком много переменных, чтобы кто-то 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 соседних частей и т. д. и т. д.

Существуют стандартные методы испытаний, но они вряд ли соответствуют какой-либо реальной ситуации, в основном потому, что в качестве элемента для распределения тепла используется только голый FR4 без слоев меди. Различные поставщики также опубликовали значения для определенных конфигураций. Например, таблица данных, которую вы связали, ссылается на AN-994 IRF , где они дают значения теплового сопротивления для различных пакетов, предлагаемых этой компанией. Но обратите внимание, что их стандартное условие теста использует 2 унции. медь на наружных слоях.

Linear technology - еще одна компания, которая публикует информативные тепловые результаты. Если вы можете найти одну из их частей в той же упаковке, что и ваш полевой транзистор, и проверить таблицу данных, они, скорее всего, дадут таблицу теплового сопротивления для распределителей тепла разного размера в 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. Более подробную информацию об условиях испытаний).

По крайней мере, вы можете видеть, что получить менее чем 29 C / W довольно сложно. Единственные условия испытаний в линейных результатах, которые достигли этого, требовали 4 квадратных дюйма меди на верхнем и нижнем слоях.

Но опять же, вы можете рассчитывать только на эти цифры в качестве ориентиров, потому что такие факторы, как поток воздуха, 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 (с достаточным потоком / конвекцией, конечно).

Что касается только медной области печатной платы, вы можете проверить такие пометки от Fairchild , но я подозреваю, что скимминг показал, что требуемая площадь достаточно велика (> 1 квадратный дюйм), что, вероятно, не является хорошей гарантией снижения температуры.

Роберт Коллман (Robert Kollman) предоставляет несколько страниц на эту тему в разделе « Построение соображений по поводу источника питания» в разделе V - «Тепловые соображения».

Я никогда не делал этого сам, но я вспомнил эту статью. Он приводит несколько примеров, так что, я думаю, вы могли бы перенести это в ваше дело.

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