전력 밀도를 제한하는 요소: 열 성능

전체적인 전력 밀도에 영향을 미치는 한가지 핵심 요소는 시스템의 열 성능입니다. 패키지가 열을 배출하는 효율이 높을수록 온도가 불합리하게 오르지 않으면서 더 많은 전력 손실을 감당할 수 있게 됩니다. 이러한 요소는 일반적으로 애플리케이션 조건에 대한 세심한 추정과 함께 접합부-주변 열 저항(R_ӨJA)과 같은 데이터 시트 매개 변수를 통해 파악할 수 있습니다. MOSFET 데이터 시트의 일반적인 열 임피던스 값에 대한 자세한 내용은 다음 비디오를 시청하세요. MOSFET 데이터 시트 이해: 열 임피던스.

패키지 및 PCB(인쇄 회로 기판) 열 최적화의 최종 목표는 전력 컨버터 손실 시 발생하는 온도 증가를 줄이는 것입니다. 소형화와 비용 절감에 대한 트레드가 진행되는 가운데 컨버터, 스위치 및 게이트 드라이버 솔루션의 전체 크기 또한 감소했습니다. 이로 인해 시스템 수준 열 설계가 더욱 어려워지는데, 그림 6에서 알 수 있듯이 실리콘 및 패키지 크기가 작아지면 일반적으로 열 성능이 저하되기 때문입니다. 다이 영역이 축소되면 관련 접합부-주변 열 저항(R_ӨJA)이 기하급수적으로 악화됩니다.

이 그래프가 명확하게 보여주는 것은 패키지 크기, 다이 크기 및 전체 전력 밀도가 개선되면 패키지 열 성능(열 방출) 및 전력 손실 감소(열 발생 감소) 혁신에 우선을 두지 않았을 때 예상되는 열 성능이 저하된다는 것입니다.