ZHCAB20 November   2020 LM61460-Q1 , LM63615-Q1 , LM63625-Q1 , LM63635-Q1 , LMR33620-Q1 , LMR33630-Q1

 

  1.   摘要
  2.   商标
  3. 1 引言
  4. 2 热管理的目标
  5. 3 结温计算
    1. 3.1 稳压器结温 (TJ)
    2. 3.2 环境温度 (TA)
    3. 3.3 功率损耗 (PD)
    4. 3.4 热阻 (θJA)
      1. 3.4.1 热指标
  6. 4 封装类型
  7. 5 PCB 铜散热器
  8. 6 PCB 布局技巧
  9. 7 估算和测量 θJA
    1. 7.1 简单指南
    2. 7.2 数据表曲线
    3. 7.3 简化热流电子表格
    4. 7.4 在线数据库
    5. 7.5 热仿真器
  10. 8 测量热性能
    1. 8.1 热像仪
    2. 8.2 热电偶
    3. 8.3 内部二极管
  11. 9 热设计示例
  12. 10结论
  13. 11参考文献

PCB 铜散热器

如上所述,PCB 铜平面充当稳压器的散热器。铜的面积和厚度(重量)很重要。大部分热量将通过与转换器位于同一侧的层散发到环境中。DAP 必须牢固地直接焊接到该平面上,以提供良好的热连接和电气连接。大多数数据表针对一组非常具体的条件提供总热阻 (θJA) 和铜面积的曲线。图 5-1 显示采用 WSON 封装的 LM63635-Q1 的示例。通过这些曲线得出的要点是:面积越大,热阻越小,热性能越好。此外,很明显,当铜面积较大时,会达到收益递减点。

GUID-20201105-CA0I-SX9G-JSB3-FMJHRR1GRCWH-low.gif图 5-1 采用 WSON 封装的 LM63635-Q1 的 θJA 与铜面积.

除了图例中所示的假设外,还有许多针对本图中提供的数据的基本假设。首先,使用更多的层有助于降低热阻。外部各层在将热量从稳压器转移到外部环境方面的效果相当好。请注意,在图 5-1 中,“2L”表示两层板,而“4L”表示四层板。在 DAP 下方有适当的热过孔,热量能够以极为有效的方式穿过电路板并传递到对面的层。内部各层在散发热量方面不那么有效,因为它们在某种程度上被 PCB 材料遮住,但它们确实有所帮助。其次是铜的厚度或重量。铜越厚,热阻越低。TI 建议顶层和底层至少为 1oz/ft2;如果功率损耗为 2W 或更高,则为 2oz/ft2。过孔的大小和数量也很重要。每个过孔的热阻与其相邻过孔并联,因此随着过孔数量的增加,总热阻将减小;直至达到某个极限点。建议使用 12mil 的热过孔和 0.5oz/ft2 铜镀层。如上所述,热过孔的最有效位置是在 DAP 下方。然而,在稳压器周围和附近放置过孔也有助于降低电路板的热阻。最后,请注意,图 5-1 中提到了图例中的功率损耗。这似乎很奇怪,因为Equation1 假设 θJA 随功率损耗保持不变。事实上,θJA 在某种程度上依赖于功率损耗,这使估算、计算和测量 θJA 的整个过程变得复杂。功率损耗越大,温度下降越大,因此,由于辐射和对流的作用,散热器的效率有所提高。然而,在整个讨论过程中,假设 θJA 与功率损耗无关,并指明估算或测量热性能时所假设的功率水平。

前面讨论的所有注意事项也适用于没有 DAP 的封装。如Topic Link Label4 所述,从这些类型的封装中将热量释放出来会稍微困难一些。在这种情况下,热量必须通过相对较窄的路径流经器件引脚,然后流向 PCB。因此,通向 VIN、SWITCH 和 GND 引脚的铜线应尽可能宽,以达到实用要求。