Làm thế nào để giữ cho một bộ điều chỉnh tuyến tính mát mà không có tản nhiệt thực tế?

Tôi muốn sử dụng bộ điều chỉnh tuyến tính cho một số ứng dụng, đó là gói SOT-223 (không phải SOT-89). Làm thế nào để tôi giữ cho nó mát, tốt nhất là không có tản nhiệt cồng kềnh? Bộ điều chỉnh có thể tiêu tan 2-3W nhiệt. Tôi đã nghe nói rằng bạn có thể sử dụng dấu vết đồng dưới bộ điều chỉnh trên PCB để giữ cho bộ điều chỉnh mát mẻ; Có ai có bất kỳ tài liệu tham khảo về điều này?

Bạn sẽ không thể tiêu tan lượng nhiệt đó chỉ bằng dấu vết đồng để làm giảm nhiệt. (Một SOT-89 cũng là một gói rất nhỏ, bạn có chắc rằng phần cụ thể trong gói cụ thể đó được xếp hạng cho 3W không?)

Tôi sử dụng các gói có kích thước D-Pak với rất nhiều đồng trên bốn lớp và mảng vias để cố gắng cung cấp cho thiết bị nhiều đồng cho tản nhiệt.

Điều này hoạt động hợp lý tốt cho tải chu kỳ nhiệm vụ thấp nhưng không hoạt động tốt cho các ứng dụng tải liên tục (có khả năng chịu nhiệt cao với không khí). Đối với các yêu cầu phân tán cao, bạn cần vây và không khí di chuyển qua chúng, và trừ khi bạn xây dựng các bảng mạch khác với cách tôi biết, bạn sẽ cần một bộ tản nhiệt để có được các vây đó.

Tôi nhận ra điều này không trả lời trực tiếp câu hỏi của bạn, nhưng điều gì đó bạn có thể muốn xem xét.

Thay vì tiêu tan quá nhiều năng lượng, bạn có thể đặt bộ chuyển đổi buck trước bộ điều chỉnh tuyến tính. Nhận buck để đầu ra ở một điện áp ngay trên những gì được yêu cầu bởi bộ điều chỉnh tuyến tính của bạn.

Điều này sẽ không chỉ làm giảm lượng nhiệt bạn phải tiêu tan mà còn cải thiện hiệu quả của thiết kế.

Theo như tản nhiệt, tôi có xu hướng đặt một vài vias trực tiếp vào mặt phẳng của tôi. Máy bay mặt đất dường như rất tốt trong việc tản nhiệt. Nếu bạn đi đến một bảng 4+ và có bên trong mặt phẳng mặt đất thì tản nhiệt sẽ không tốt như vậy.

Đó là định luật vật lý. Bạn cần tiêu tan 3W thông qua các thiết bị có điện trở nhiệt lớn sẽ có sự tăng nhiệt độ. Sử dụng dấu vết đồng có thể lấy nhiệt từ các thiết bị gắn trên bề mặt vào bảng mạch in. Nhưng cái nóng đó vẫn cần phải chìm.

Nhìn vào một thiết bị SOT223, chúng có Rj-a là 91 K / W, có nghĩa là ở hai đến ba watt, nhiệt độ tăng lên tới 273 K có thể được dự kiến. Điều này sẽ nấu thiết bị của bạn. Rj-s (điểm nối với điện trở điểm hàn) là 10 K / W, do đó, với điều kiện bo mạch của bạn có thể tản nhiệt, thiết bị sẽ cao hơn 30 K so với môi trường xung quanh.

Nếu bảng của bạn được gắn trong vỏ kim loại, bạn có thể với một chút nỗ lực thiết kế, căn chỉnh các miếng đệm nhiệt lớn trên bảng mạch với các đảo trên vỏ kim loại.

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

Sử dụng các miếng đồng lớn trên mỗi lớp với rất nhiều thông qua sẽ giúp truyền nhiệt. Vấn đề duy nhất khác là kẹp bảng mạch vào vỏ kim loại và áp dụng đủ áp suất và hợp chất nhiệt để bảng có thể dẫn nhiệt vào vỏ.

Làm điều này có hiệu quả truyền nhiệt từ thành phần đến bảng và vào vỏ. Vì vậy, bao vây có hiệu quả trở thành tản nhiệt.

Nếu không có tản nhiệt trên bảng, bạn sẽ giảm Rj-a từ 91 K / W xuống giá trị thấp hơn. Giá trị này là gì, bạn sẽ cần xác định bằng thực nghiệm. Tạo một bảng mạch đơn giản với thiết bị được đề cập trên đó, và các miếng đệm nhiệt trên mỗi lớp bằng vias, sau đó tăng cường năng lượng bạn đang chạy qua thiết bị từ dưới một watt nhẹ đến hai / ba watt và sử dụng cặp nhiệt điện , ghi lại nhiệt độ trên bảng và thiết bị. Điều này sẽ cho phép bạn tính toán Rj-a của thiết bị trên bảng mạch của bạn.

Có, bạn có thể làm mát thiết bị bằng cách sử dụng bảng. Lưu ý rằng điều này cần một lượng diện tích bề mặt hợp lý để làm như vậy. Đừng hy vọng rằng toàn bộ bo mạch của bạn sẽ mang lại cho thành phần hiệu ứng làm mát, ví dụ nếu tab của nó nằm trên mặt phẳng. Khu vực hiệu quả duy nhất là trong vòng 6cm đến 8cm tôi tin.

Các lỗ thông qua hoặc lỗ nhỏ mà bạn thường thấy trong các mặt phẳng đó là nhiệt thông qua. Ở phía bên kia của bảng có lẽ cũng có một mặt phẳng bằng đồng. Nó làm tăng nhiệt làm mát, nhưng có thể khó thực hiện khi bạn tạo nguyên mẫu cho bảng mạch của riêng bạn. Các lỗ không thể lớn đến thế (theo thứ tự một vài phần mười mm).

Tôi đã thực hiện một bộ điều chỉnh chuyển đổi vào ngày khác cũng cần một số làm mát. Nó nằm trong vỏ TO-263, lớn hơn một chút. Nhưng dù sao, bảng dữ liệu quốc gia ở trang 4 và 5 đã chỉ định rằng với diện tích 1 inch vuông, tôi có điện trở làm mát là 26C / W. Đó là JA, không tệ lắm. Nếu bạn phân tán 3W sẽ thêm 75C trên môi trường xung quanh, điều đó là đủ tốt. Trong trường hợp cụ thể này, tôi đã tạo ra PCB trên một máy khắc nghiệp dư, vì vậy tôi đã làm cho diện tích lớn gấp đôi vì kết nối hàn với pab khó thực hiện hơn.

Như được mô tả trong tản điện cấu hình thấp , bạn có thể lãng phí một chút nhiệt ở một thành phần khác (điện trở ngược dòng hoặc bộ điều chỉnh thứ hai), vì vậy bộ điều chỉnh của bạn không phải tiêu tan nhiều. Bạn sẽ phải thực hiện các tính toán cho điện áp tối thiểu và tối đa và tải tối thiểu và tối đa mà bạn mong đợi để xem.

Điều này có thể là một sự tàn bạo lớn và tôi đã không thực hiện bất kỳ dự đoán nhiệt nào theo yêu cầu của bạn, nhưng một lựa chọn nếu kích thước vật lý của tản nhiệt là một vấn đề là đặt nồi lên bảng hoặc khu vực thiết bị có hợp chất có khả năng chịu nhiệt thấp. Tôi đã thấy điều này được thực hiện với Araldite cũ đơn giản để truyền tải nhiệt. Nếu bầu được thực hiện bên trong vỏ kim loại thì bạn cũng có lợi ích của kim loại. Tâm trí bạn - điều này làm cho việc làm lại một chút khó khăn!

Trong khi nghiên cứu cùng một câu hỏi cho bóng bán dẫn chuyển mạch gói SOT-223, tôi đã tình cờ tìm thấy Hướng dẫn tham khảo kỹ thuật hàn và lắp đặt bán dẫn ON (tìm thấy ở đây: http://www.onsemi.com/pub_link/Collonymous/SOLDERRM-D.PDF ). Đây là một tập hợp các bài viết về các cân nhắc về nhiệt và lắp đặt và bao gồm hàng tá dấu chân cho các loại gói phổ biến (bao gồm SOT-223). Nó cũng bao gồm các bài viết về cách chuẩn bị ngàm tản nhiệt PCB, mỡ nhiệt và các kỹ thuật khác mà tôi chưa từng xem xét trước đây. Tài liệu đã được sửa đổi gần đây, tháng 7 năm 2014.

Tôi thấy nó đáng để xem qua.