Disipando calor de componentes diminutos

En este caso, desea tener las almohadillas conectadas a grandes áreas de cobre para disipar el calor. Le sugiero que revise la sección 11 sobre el diseño y las consideraciones térmicas cuando lo haga, y siga las recomendaciones tanto como sea posible. Observe qué tan grandes son las áreas de cobre y cuántas vías se utilizan. Ambos ayudan a disipar el calor del IC.

@ 1N4007 tiene razón sobre los cálculos térmicos, pero tenga en cuenta que la cifra de 28ºC / W generalmente se basa en una cierta cantidad de área de cobre. No pude encontrar eso especificado en la hoja de datos, pero a menudo es 1 sq.in de cobre, por lo que es posible que no obtenga 28ºC / W solo del chip, es decir, en aire libre.

Aunque estoy un poco sorprendido como tú por la falta de una almohadilla, un rápido cálculo de la parte de atrás de la servilleta me hace pensar que puedes estar bien como está.

La hoja de datos muestra que se mantiene por encima del 90% de eficiencia en todo el rango de operación. Y con [email protected], estás lidiando con 12.5W ... por lo que puedes disipar, en el peor de los casos, 1.25W. Multiplica eso por tu 28C / W Junction to Ambient, y obtienes 35 grados C. Resta de la temperatura máxima de 125C y obtienes 90C ambiente. Por lo tanto, mientras el aire alrededor del chip sea inferior a 90 ° C, debería estar bien.

Por cierto, si puede pagar el costo, podría ahorrarse la molestia de estañar manualmente las huellas aumentando el espesor del cobre en sus capas exteriores. No puedo decir de un vistazo cuál es el grosor del cobre de esa placa, pero si especifica cobre de 2 onzas para las capas exteriores, dará como resultado trazas más gruesas y una sección transversal más grande para llevar la corriente. El valor predeterminado suele ser 1/2 oz o 1 oz.

Las vías con una relación 1: 1 de circunferencia a altura contienen un CUADRADO de cobre; el grosor puede ser de 20 micrones o 35 micrones o de otro modo, dependiendo de cuánto tiempo haya corrido la placa de la placa en el paso de enchapado.

Un cuadrado de cobre de 35 micrones es de 70 grados Cent por vatio.

Por lo tanto, cada vía es de 70 grados Cent por vatio.

Y el calor que intenta extenderse lateralmente, en la superficie, también está limitado por ese centavo de 70 grados por vatio por cuadrado.

Supongamos que el calor se genera en una esquina de la PCB. ¿Cuál es la resistencia térmica al resto de PCB?

¿Qué sucede si se genera calor en MEDIO de una PCB?

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Considere el calor, entrando en un solo cuadrado de papel de aluminio. Quizás desde la pestaña de 2 mm de SOT-23, o la pestaña de 1 cm ^ 2 de TO-220. ¿Cuál es la resistencia térmica al PCB circundante? Rodee ese único cuadrado, del tamaño que sea, con una cuadrícula de 3 * 3, el calor inyectado en el cuadrado central. Hay 8 cuadrados alrededor del centro; la resistencia térmica de ese cuadrado central es $$ (70 grados C / vatio) / 8 $$ o 9 grados C / vatio. Ahora consideremos una cuadrícula de 5 * 5. ¿A qué resistencia térmica adicional contribuye el anillo exterior 4 + 4 + 4 + 4 cuadrados? Simplemente divida $$ (70 grados C / vatio) / 12 $$ o 6 grados C / vatio. Si el IC original (fuente de calor) tiene una temperatura térmica de 25 grados C empalme a caja, entonces solo agregamos 25 + 9 + 6 = 40 grados C / vatio.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

¿Qué pasa si estos cuadrados 5 * 5 necesitan descargar calor en el plano GND subyacente? El Rthermal del vidrio de fibra epoxi es aproximadamente 200X el de la lámina de cobre. Puede usar el valor térmico de los cubos de cobre, 1 / (340 vatios / grado C * metro) o 1 / (3.4 vatios / grado C * cm) y escalar más para un espesor de 20 milésimas o 60 milésimas de pulgada. Luego, amplíe en 200X, como aproximación para FR-4.

Obtenga una almohadilla de cuadrilla y comience a dibujar flujos de calor a través de las rejillas, lateralmente y verticalmente a través de las vías y el FR-4. O bien, genere una cuadrícula de resistencias 2_D en SPICE, con una lámina en la superficie que use valores bajos, y FR_4 entre capas usando valores RX 200x más altos (tanto en x como en amp; y, para hacer un cubo de FR-4).

Para mejorar el calor del volcado en el plano subyacente, haga que el stackup use el grosor mínimo permitido entre layer1 y el plano GND (región GND grande) en layer2. Y recuerde las grandes almohadillas de descarga de calor que TI sugiere:

Paradescargarelcaloraúnmejor,amplíaesaregiónSWdebajodelIC.LanotadeTIignoraelcentavode70gradosporvatioporcuadradodelámina.Hay3o4cuadradosdesdelamitaddelaalmohadilla"SW" hasta la región "SW" donde se suelda el inductor. Sin embargo, la almohadilla SW es el DRENAJE del interruptor interno FET, el generador de calor principal.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}