PCB新聞 - 電路板設計SMT功率器件的散熱設計

1、系統要求：

VOUT=5.0V； VIN（最大）=9.0V； VIN（最小）=5.6V； IOUT=700mA； 運行週期=100%； TA=50攝氏度

根據上述系統要求選擇750mA MIC2.937A-5.0BU穩壓器，其參數為：

VOUT=5V±2%（過熱時的最壞情况）

TJ最大值=125°C。使用TO-263封裝，ÎJC=3攝氏度/瓦；

θCS–0攝氏度/瓦（直接焊接在電路板上）。

2. 初步計算：

電壓輸出（最小）=5V-5*2%=4.9V

PD=（VIN（最大）-VOUT（最小））+IOUT+（VIN（最大）*I）=[9V-4.9V]*700mA+（9V*15mA）=3W

最大溫昇，T=TJ（MAX）-TA=125℃-50℃=75℃； 熱阻JA（最壞情况）：T/PD=75℃/3.0W=25℃/W。

散熱器的熱阻，θSA=θJA-（ÎJC+ÎCS）； θSA=25-（3+0）=22攝氏度/瓦（最大值）。

3、確定散熱器的物理尺寸：

與方形、單面、水准銅箔散熱層、阻焊層和塗有黑色油漆的散熱銅箔以及1.3 m/s空氣散熱溶液相比，後者具有最佳的散熱效果。

使用實線解決方案，保守設計需要5000mm2的散熱銅箔，即71mm×71mm（每側2.8英寸）的正方形。

4.SO-8和SOT-223封裝的散熱要求：

在以下條件下計算散熱面積：VOUT=5.0V； VIN（最大）=14V； VIN（最小）=5.6V； IOUT=150mA； 占空比=100%； TA=50攝氏度。 在允許的條件下，電路板生產設備可以更容易地處理雙列直插SO-8封裝設備。 SO-8能滿足這一要求嗎？ 使用MIC2951-03BM（SO-8包），可以獲得以下參數：

TJ最大值=125℃； θJC–100攝氏度/瓦。

5、計算使用SOT-223包的結果：

PD=[14V-4.9V]*150mA+（14V*1.5mA）=1.4W

上升溫度=125攝氏度-50攝氏度=75攝氏度；

熱阻ÎJA（最壞情况）：

ÎT/PD=75攝氏度/1.4W=54攝氏度/W；

θSA=54-15=39°C/W（最大值）。 根據以上數據，使用1400 mm2散熱銅箔（邊長為1.5英寸的正方形）可以滿足設計要求。

6、計算SO-8包的參數：

PD=[14V-5V]*150mA+（14V*8mA）=1.46W；

升高的溫度=125攝氏度-50攝氏度=75攝氏度；

熱阻ÎJA（最壞情况）：

ÎT/PD=75攝氏度/1.46W=51.3攝氏度/W；

θSA=51-100=-49攝氏度/瓦（最大值）。

顯然，在沒有製冷的情况下，SO-8不能滿足設計要求。 考慮SOT-223封裝中的MIC5201-5.0BS穩壓器。 該封裝比SO-8小，但其3個引脚具有良好的散熱效能。 選擇MIC5201-3.3BS，其相關參數如下：

TJ最大值=125攝氏度

SOT-223¸JC的熱阻=15攝氏度/瓦

ÎCS=0攝氏度/W (directly soldered on the PCB板).

以上是SMT功率器件的電路板設計和散熱設計. Ipcb也提供給 PCB製造商 和 PCB製造 科技.