Как сохранить линейный регулятор холодным без реального радиатора?

Я хочу использовать линейный регулятор для некоторых приложений, он находится в корпусе SOT-223 (не SOT-89). Как сохранить прохладу, желательно без громоздкого радиатора? Регулятор может рассеивать 2-3 Вт тепла. Я слышал, что вы можете использовать медные следы под регулятором на печатной плате, чтобы регулятор остыл; У кого-нибудь есть ссылки на это?

Вы не сможете рассеять столько тепла только медными следами, чтобы отогнать тепло. (SOT-89 также очень маленький пакет, вы уверены, что определенная часть в этом конкретном пакете рассчитана на 3 Вт?)

Я использую пакеты размера D-Pak с большим количеством меди на четырех слоях и массивами переходных отверстий, чтобы попытаться дать устройству много меди для радиатора.

Это работает достаточно хорошо для нагрузок с низким рабочим циклом, но не работает хорошо для применений с постоянной нагрузкой (существует высокое тепловое сопротивление воздуха). Для высоких требований к рассеиванию вам нужны ребра и воздух, движущийся над ними, и, если вы не строите печатные платы иначе, чем я знаю, вам понадобится радиатор, чтобы получить эти ребра.

Я понимаю, что это не ответ на ваш вопрос напрямую, а то, что вы могли бы рассмотреть.

Вместо того, чтобы рассеивать столько энергии, вы можете установить понижающий преобразователь перед вашим линейным регулятором. Получите компенсацию на выходе при напряжении чуть выше, чем требуется вашим линейным регулятором.

Это не только уменьшит количество тепла, которое нужно рассеивать, но и повысит эффективность вашего дизайна.

Что касается снижения температуры, я склонен ставить несколько переходных отверстий непосредственно на мою плоскость. Кажется, что заземление очень хорошо рассеивает тепло. Если вы идете на 4+ слойную доску и имеете внутреннюю плоскость заземления, то рассеивание тепла будет не таким хорошим.

Это законы физики. Вам необходимо рассеивать 3 Вт через устройства с большим тепловым сопротивлением, там будет повышение температуры. Использование медных следов может отвести тепло от устройств поверхностного монтажа в печатную плату. Но это тепло еще нужно потопить.

Глядя на устройство SOT223, у них Rj-a составляет 91 К / Вт, что означает, что при двух-трех ваттах можно ожидать повышения температуры на 273 К. Это приготовит ваше устройство. Rj-s (сопротивление перехода к точке пайки) составляет 10 К / Вт, поэтому при условии, что ваша плата может рассеивать тепло, устройство будет на 30 К выше температуры окружающей среды.

Если ваша плата установлена ​​в металлическом корпусе, вы можете с небольшим усилием по проектированию совместить большие термоподушки на монтажной плате с островками на металлическом корпусе.

        /---\                        hot device    
==================================   PCB
_______/     \______/    \______     Metal enclosure

Использование больших медных прокладок на каждом слое с большим количеством сквозных отверстий поможет в передаче тепла. Единственная другая проблема заключается в том, чтобы прикрепить печатную плату к металлическому корпусу и применить достаточное давление и термопасту, чтобы плата могла отводить тепло в корпус.

Это эффективно передает тепло от компонента к плате и в корпус. Таким образом, корпус эффективно становится радиатором.

Без радиатора на плате вы уменьшите Rj-a с 91 К / Вт до более низкого значения. Что это за значение, вам нужно будет определить экспериментально. Сделайте простую печатную плату с соответствующим устройством на нем, а на каждом слое нанесите термопары, затем увеличьте мощность, которую вы проходите через устройство, от менее одного ватта до двух / трех ватт и используя термопечати , записать температуру на плате и устройстве. Это позволит вам рассчитать Rj-a устройства на вашей плате.

Да, вы можете охладить устройство с помощью платы. Обратите внимание, что для этого требуется разумная площадь поверхности. Не ожидайте, что вся ваша плата придаст компоненту охлаждающий эффект, например, если его язычок находится на плоскости земли. Я считаю, что единственная эффективная зона находится в пределах от 6 до 8 см.

Проходы или маленькие отверстия, которые вы обычно видите в этих плоскостях, являются тепловыми проходами. На другой стороне платы, вероятно, также есть медная плоскость. Это увеличивает тепловое охлаждение, но может быть трудно сделать, когда вы создаете свои собственные платы. Отверстия не могут быть такими большими (порядка нескольких десятых мм).

Я сделал переключающий регулятор на днях, который тоже нуждался в охлаждении. Это было в корпусе TO-263, который немного больше. Но, в любом случае, в справочном листе National на стр. 4 и 5 указывалось, что при площади 1 кв. Дюйм меди у меня сопротивление охлаждения составляло 26 ° C / Вт. Это JA, что не так уж плохо. Если вы выбрасываете 3 Вт, это будет на 75 градусов выше температуры окружающей среды, что вполне достаточно. В этом конкретном случае я делал печатную плату на любительской машине для травления, поэтому я увеличил площадь в два раза, потому что паяное соединение с пазом сложнее выполнить.

Как описано в разделе «Низкопрофильная рассеиваемая мощность» , вы можете потратить некоторое количество тепла на другой компонент (входной резистор или второй регулятор), поэтому ваш регулятор не должен рассеивать так много. Вы должны будете выполнить расчеты для минимального и максимального напряжения и минимальной и максимальной нагрузки, которые вы ожидаете увидеть.

Это может быть очень жестоко, и я не сделал никаких термических предположений относительно ваших требований, но один из вариантов, если физический размер радиатора является проблемой, - это заполнить область платы или устройства составом, который имеет низкое тепловое сопротивление. Я видел, как это было сделано с простым старым аралдитом, чтобы распределить тепловую нагрузку Если заливка производится в металлическом корпусе, то вы также можете воспользоваться преимуществами металлоконструкций. Имейте в виду - это делает переделку немного сложнее!

Исследуя тот же вопрос для транзисторного коммутационного пакета SOT-223, я наткнулся на Справочное руководство по методам пайки и монтажа ON Semiconductor (его можно найти здесь: http://www.onsemi.com/pub_link/Colpart/SOLDERRM-D.PDF). ). Это скомпилированный набор статей по тепловым и монтажным соображениям и включает в себя десятки следов для распространенных типов упаковки (включая SOT-223). В него также включены статьи о том, как подготовить крепления радиатора для печатной платы, термопасту и другие методы, которые я раньше не рассматривал. Документ был недавно пересмотрен, июль 2014 года.

Я нашел, что стоит посмотреть.