Estoy usando el MCP73213 IC para cargar mi batería 2S Li Ion. Quiero usar este IC para la carga de 1 amperio durante el ciclo de carga de corriente constante. Mis especificaciones son las siguientes. Voltaje de la fuente de entrada: 9 voltios (10% de precisión) corriente de carga: 1 amperio durante el ciclo de carga constante La disipación máxima de potencia para dicha aplicación es la siguiente: (9.9 voltios -6 voltios) * 1 amperio = 3.9 W Resistencia térmica de IC: 62 C / W Por lo tanto, el aumento de temperatura durante la disipación de potencia máxima: 62 * 3.9 = 241 grados centígrados. Pero según la hoja de datos, IC morirá a 150 grados centígrados. Hoja de datos de MCP73213: enlace Me gustaría colocar el disipador de calor de PCB debajo del MCP73213 IC para permitir la disipación de energía . ¿Cuál debería ser la dimensión del disipador de calor de PCB? Estoy realmente confundido. Por favor, ayúdame en este sentido.
¿Cómo decidir las dimensiones del disipador de calor de PCB?
5 respuestas
Texas Instruments tiene esta guía práctica para los disipadores de PCB. Diseño térmico AN-2020 por perspicacia, no por retrospectiva
Sí, estás mirando una parrilla de tamaño decente.
Debido a que el MCP73213 está limitado internamente, manteniendo su temperatura baja, esa potencia es esencial para lograr una salida de corriente constante. Podría estar equivocado, porque el diseño del disipador de calor no es mi especialidad, pero aquí están mis dos centavos:
Para calcular la resistencia térmica del "perfil" necesario para mantener su IC fresco, usamos:
T_Jmax=125CT_A(latemperaturaambiente)=25(puedehacerungráficodeestafunciónusandoT_Acomovariable,yvercómocambianlasdemandas).Theta_JC=20.4Theta_CS=DependedecómomonteelICyquétanbienseacoplaconelseguimientodesuPCB.Elusodeuncompuestotérmicomantendráestevalorbajo.((125-25)C/3.9W)-(20.5C/W+1C/W)=4.14C/W
4.14C/Wesunaparrillagrande!
Formulariodelanotadelaaplicación:
La hoja de datos es relativamente escasa con respecto a la información sobre eficiencia general y parece tener una temperatura plana. respon cuando se carga. Sin embargo, no vemos gráficos para más de 500 mA. Para 1000 mA continuos, debe considerar lo siguiente: Rastreo de PCB con una gran cantidad de cobre para disipar el calor; incluso, si es posible, use vías y use la placa posterior para disipar el calor. Monte una parrilla grande y considere agregar un ventilador para generar flujo. Esto mejora enormemente las capacidades térmicas de cualquier parrilla.
Información general sobre térmica: enlace Gran recurso para entender diferentes parámetros.
La lámina de cobre estándar (por defecto, 1 onza / pie ^ 2 láminas, 1.4 mil de grosor, 35 micrones de espesor), tiene una resistencia térmica de 70 grados centígrados por vatio de flujo de calor lateral por cuadrado de lámina. Para cualquier tamaño de cuadrado de papel de aluminio.
¿Puedes usar un pequeño ventilador para enfriar la lámina?
Si desea disipar 3.9W y necesita mantener la temperatura del troquel a 150 ° C, debe tener una resistencia térmica de 38.4 ° C / W o menos.
62 ° C / W es una propiedad de ese dispositivo / estuche, no lo cambiará.
Tienes que elegir un caso diferente, no 3x3 DFN. O coloque el disipador de calor encima de ese chip (el disipador de PCB no es suficiente en este caso). O elija un chip diferente o rehaga su diseño (puede agregar LDO a su circuito, antes de este IC, para disminuir el voltaje y decir 5V).
Teniendo en cuenta lo siguiente ...
Ta = 25C
Tj_max = 150C
Theta_Jc = 20.5C / W
P = 3.9W
La unión máxima permitida a la resistencia térmica ambiental es ...
Theta_Ja_max = (Tj_Max - Ta) / P = 32 ° C / W.
La resistencia térmica total (Theta_Ja) es la suma de la unión a la resistencia térmica de la carcasa (Theta_Jc) y la resistencia térmica al ambiente (Theta_ca).
Theta_Ja = Theta_Jc + Theta_ca
Por lo tanto ...
Theta_ca = Theta_Ja - Theta_Jc = 32 ° C / W - 20.5 ° C / W = 11.5C / W.
En el aire en reposo con convección natural, una almohadilla de cobre de 1 pulgada cuadrada generalmente da Theta_ca de aproximadamente 40C / W. Para obtener 11.5C / W estarías viendo una almohadilla muy grande. También necesitaría varias capas de cobre para poder conducir el calor a una superficie lo suficientemente amplia.
Si insiste en usar esta parte, lo más probable es que necesite uno o más de los siguientes ...
- El uso de un ventilador para aumentar el flujo de aire reducirá drásticamente la unión a la resistencia térmica ambiental. El ventilador se colocaría directamente sobre la parte que sopla hacia abajo sobre su almohadilla de cobre de 1 pulgada cuadrada.
- Podría usarse un disipador de calor con aletas de montaje en PCB. Pero ese método va a ser costoso e incluso entonces es posible que no pueda hacerlo funcionar.
- Para llevar el calor al disipador de calor, el disipador de calor debería colocarse directamente en el lado opuesto de la PCB. Tendría que mover el calor a través del tablero con una rejilla de vías térmicas colocadas directamente debajo de la almohadilla.
- Las Vias en sí mismas no tienen una conductividad térmica muy buena, por lo que necesitarías llenarlas con plata o algún otro material de alta conductividad.
- La almohadilla debajo de la pieza no es muy grande, por lo que es posible que ni siquiera puedas ajustar suficientes vías para que este método funcione.
Mi consejo sería encontrar una parte diferente.
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