Disposición adecuada de la placa para FET de SMT de alta potencia

Es molesto cuando toda la información no está en una hoja de datos, pero por lo general puede encontrar mucha más información en el sitio web de los fabricantes. En este caso, todo está en aquí . Específicamente, leer este . Básicamente, vías de cobre grueso y térmicas son lo que necesita. La cantidad exacta de cobre que necesita para lidiar con el calor dependerá de su aplicación.

Si desea disipar el máximo de 325 vatios, necesitará un serio enfriamiento activo, con tubos de calor y ventiladores. Puede ver que una PCB normal no será suficiente para ese escenario, ya que la resistencia térmica con 6 cm ^ 2 de PCB de una sola capa es 40K / W, más de 2 órdenes de magnitud demasiado alta. La resistencia térmica máxima de la carcasa en sí es de 0,4 K / W, por lo que sería poco fiable con 325W incluso con un enfriamiento increíble.

Supongo que para deshacerse de 100 W de calor, con la típica resistencia de caja de 0,2 K / W, necesitaría una solución con una resistencia de menos de 0,3 K / W, que es un tubo de calor bastante sorprendente.

Editar: para responder parte de su pregunta, sí, como mínimo se necesitará un IMS de aluminio.

El dispositivo tiene una capacidad nominal de 300 A continuos y, a 150 A con un voltaje de fuente de compuerta de 10 V, tiene el caso más desfavorable R _{ds (on)} de 1,5 mΩ. Suponiendo que 1,5 mΩ sigue siendo su R _{ds (on)} a 300A (al menos debería estar cerca), eso significa que esta pequeña cosa está disipando 135W de calor.

La resistencia térmica de la unión a la caja del paquete se clasifica como un máximo de 0.4 ° C / W, por lo que la unión estará 54 ° C por encima de la temperatura de la caja; No hay nada que puedas hacer al respecto. El dispositivo está clasificado para funcionar a una temperatura de unión de hasta 175 ° C, y suponiendo que la temperatura ambiente sea de 25 ° C, eso significa que tiene un margen de 96 ° C sobre 135W, por lo que su resistencia térmica de la carcasa al ambiente no debe ser superior a 0,7 ° C / W. Si bien esto es bastante un disipador de calor, no está fuera del ámbito de la viabilidad.

Por supuesto, cuando se opera en modo lineal ... No obtendrás 300 amperios a través de esa cosa y tendrás que sobrevivir, no sin tomar medidas extraordinarias para el enfriamiento. Y quiero decir extraordinario.

Nunca asuma que puede ejecutar un FET en su corriente "nominal". Debe leer las condiciones bajo las cuales se califica la pieza, que a menudo son engañosas, y luego decidir. Por ejemplo, a veces la corriente nominal se especifica con una temperatura de unión de 25 ° C.

Si se puede averiguar cómo mantener el cruce a 25 ° C mientras 300A lo atraviesan (lo que puede no ser imposible, pero no es trivial), se puede utilizar la corriente nominal completa. De lo contrario, debe realizar los cálculos térmicos para ver cuánta corriente puede admitir el dispositivo. Un tablero de sustrato de aluminio puede ayudar, al igual que el enfriamiento activo, pero todo se reduce a los cálculos y la gestión térmica.

300 vatios, no es un problema, me gusta un desafío. La gestión térmica es casi un pasatiempo mío. Estoy ejecutando experimentos térmicos 24/7.

Soy un contratista de la Universidad de Florida para hacer luces de cultivo LED para investigación de horticultura. Se utilizan muchos LEDs rojos. Los LED rojos tienen un rendimiento pobre en cuanto a temperatura.

Este LED rojo pierde casi el 50% de su flujo radiante a 80 ° C.
Se considera que una lámpara de cultivo con una T _j de 85 ° C tiene una gestión térmica decente.

Nousovíastérmicasdeformatradicional.AligualqueyonousoPCBsdenúcleodemetal.

LarutademenorresistenciatérmicaNOpasaporlaPCBhaciaelladoinferior.

LaalmohadillatérmicadelSMTFET(IPT015N10N5ATMA1)sesueldaalacapadecobreenlapartesuperiordelaPCB.Entonces,¿porquépondríaeldisipadordecalorenlaparteinferior?

VoyausarunacapadecobretangruesacomolaquenecesitoparasacarelcalordelFET.

Labuenaconductividadtérmicarequeríalamayorcantidaddeáreadelaseccióntransversalyunapequeñadistanciaparaqueviajaraelflujotérmico.

LaalmohadillatérmicadeesteFETestásoldadaalcobre,porloqueatornillaréunabarradecobregruesaalamismacapadecobre,lomáscercaquepuedadelFET.

EldiseñodePCBseríasimilaraestePowerPaddeSOIC8.
TienevíastérmicasporsiacasonecesitointercalarelPCBentredosbarrasdecobre.Ensumayoría,medanunbuenlugarparacolocarunaparejatérmicaparamedirlagestióntérmica.

Laalmohadilla50esparauntornillodemáquina4-40paraatornillaralabarradecobre.ElbordeizquierdodeestahuellaestaríaenelbordedelaPCB.Yopondríauntrozodepapeldealuminiorecocidoblandode0.0007,loapretaríaenunaprensadefrenosyluegoapretéeltornillotanapretadamentequeelpapeldealuminiosellenacadapocorincónygrieta.

Dondevalabarradecobredependedelambiente.Podríaseruntubodecalorconectadoaunradiador.Sinoestábloqueado,loconectaréaunatuberíadeaguadecobreconaguahelada.

Heterminadoconlagestióntérmicacuandoveocondensaciónenlabarradecobre.

AquíhayunejemplodelPCBconectadoaunabarrasoldadaaunatuberíadeagua.
ElFETestaríamáscercadelabarra.Aquílabarranoestátancercacomoparanobloquearlosfotones.

Recibíunnuevoenvíodecobrelasemanapasada,estossonlosúltimos.

1. essimilaralatablaanterior
2. UsoCoBscomofuentesdecalor
3. Estoessimilaralanterior,perotienedostablasunidasaltubo.Estoestáprobandounaplacacon32LEDde3vatios
4. EstopareceuncandidatoparaelFET.Peroconunbarcomoel#5.
5. esteesun0.375x0.25barconunextremodobladoconunradiode0.3125"para acoplarse con un tubo de cobre de 1/2".
6. un 0.375 "x 0.125" x 24 "con ambos extremos con una curva de radio de 0.3125".
7. un diámetro de 0.625 "(igual que un tubo de 1/2" OD) 17-4 Acero inoxidable con acabado en frío recocido, lo suficientemente fuerte como para soportar un martillo de trineo que golpea una barra de cobre y se somete.
   

Foto tomada esta noche

Esatiracon32LEDde3vatiosestáa38°C.TeniendoencuentaqueesteesmigarajeenFloridaylatemperaturadelaguaesde27°C,noestátanmal.Haydostablastambién.Paradarunpocomásdeperspectiva,lasvíastérmicasdebajodelosLED,cuandosetocanporprimeravez,nosesientencalientesenabsoluto.MientrasquelasuperficiedeFormicadelamesa,3"debajo de los LED, está a unos 50 ° C de los fotones. No hay calor saliendo de esta placa.

Foto tomada esta noche

Mi"Torre de agua"