Se necesita una superficie de PCB para enfriar un paquete SOIC-8 EP

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Tengo una parte en un paquete SOIC-8 EP. El "EP" indica que es un paquete con una almohadilla expuesta que puede transferir calor a la PCB. Me gustaría comprender mejor cuánta superficie de PCB necesito para enfriar la pieza a diferentes niveles de consumo de energía. Digamos 1 vatio 1/2 vatio y 0,1 vatios.

Sí leí algunos libros blancos. Básicamente dicen:

PD = (TJ - T A) / θJA

donde θJA = theta ja (unión a ambiente) en C / W TJ = temperatura nominal de la unión en C T A = temperatura ambiente en C PD = potencia disipada en vatios

θJA se puede dividir en tres partes que se suman:

θJA = θJC + θCS + θSA

Donde: θJC = theta JC (unión a la caja) ° C / W θCS = theta CS (caso de disipador térmico) ° C / W θSA = theta SA (disipador de calor a temperatura ambiente) ° C / W

La hoja de datos de la parte me dice: θJC = 10 ° C / W TJ = 150 ° C

Puedo pensar en una temperatura ambiente, digamos 22 ° C

Pero entonces todavía me falta lo siguiente: θCS y θSA. Podría imaginar que θCS es insignificante, ¿es cierto? “Creo que es difícil usar un plan de vía para llevar el calor al otro lado de la PCB, pero no puedo encontrar ningún dato que me dé una idea de qué número puedo usar para θSA. También me resulta difícil averiguar si necesito PCB de 35um (1 oz) o de 70um (2oz).

    
pregunta Want2Know

3 respuestas

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Esta es en realidad una pregunta bastante profunda. Afortunadamente, hay una extensa capa de literatura sobre este tema. Básicamente estás en el camino correcto, pero, por alguna razón, no llegaste a los artículos correctos.

Sí, si la almohadilla está soldada, puede asumir el θCS como cero.

Con respecto a las vías, la resistencia térmica típica de más de una PCB FR4 de 1,6 mm es de 130 a 250 ° C / W, dependiendo de la acumulación y del tamaño. Así que necesitarías algunos de ellos para tener algún efecto. O puede hacer una de 2 mm de diámetro y rellenarlo con soldadura. Hay muchas calculadoras sobre este tema, Google para "Resistencia térmica de la calculadora vía ".

Todos los detalles se explican perfectamente con fórmulas y ejemplos prácticos en esta Nota de aplicación AN-2020 .

Los resultados finales dependerán de los detalles de las condiciones ambientales, ya sea que la placa esté orientada verticalmente u horizontalmente, si existen obstáculos para el flujo de aire por convección natural o si existe alguna ventilación forzada. Una imagen térmica de PCB ayudará enormemente a evaluar la condición térmica de la placa y, si es necesario, se deben hacer correcciones en el diseño.

Pero para una disipación de 1W y una almohadilla térmica de 3x3mm soldadas a PCB de 1.5 oz, no me preocuparía mucho, dado que TJ = 150 ° C.

    
respondido por el Ale..chenski
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La lámina de cobre estándar --- 1 onza por pie cuadrado, 35 micrones de espesor, 1.4 mil de espesor --- tiene una resistencia térmica de 70 grados centígrados desde un borde del cuadrado hasta el borde opuesto del cuadrado.

Por lo tanto, 0.1 "traza larga, de ancho 0.01", relación de aspecto de 10: 1 y 10 cuadrados de lámina, tiene resistencia térmica a lo largo de la traza de 10 * 70 = 700 grados centígrados por vatio.

Un esparcidor de calor como este tiene 70/8 = 9 grados centígrados por vatio

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el analogsystemsrf
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Este es un buen recurso: HeatSinkCalculator
Tienen una funcionalidad limitada de uso gratuito.

También puede hacer un análisis térmico utilizando WebBench de TI.

Los fabricantes de LED tienen una buena documentación sobre el diseño de PCB.
Cree: Optimización del rendimiento térmico de PCB

Respecto a las vías térmicas, realicé muchas investigaciones y el consenso fue utilizar orificios de 15 milésimas de espacio en centros de 35 milésimas de pulgada y un máximo de 15 orificios. Y usa 2 oz de cobre.

Encontré que el método de la vía térmica es inadecuado. Lo que hice fue extender la almohadilla térmica en la capa superior de la PCB en un extremo del chip con una almohadilla más grande con un orificio de tornillo de 4/40 o 3 mm para montar un disipador de calor.

Mi pensamiento sobre este método fue que la resistencia térmica sería la más baja en la capa superior.

Otra cosa que hice fue usar el área de superficie de PCB de cobre cuando no era necesario un disipador de calor. Una almohadilla de cobre oxidado tiene una emisividad térmica mucho mayor.


LED

    
respondido por el Misunderstood

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