Come mantenere fresco un regolatore lineare senza un vero dissipatore di calore?

Voglio usare un regolatore lineare per alcune applicazioni, è in un pacchetto SOT-223 (non SOT-89). Come posso mantenerlo fresco, preferibilmente senza un grosso dissipatore di calore? Il regolatore potrebbe dissipare 2-3 W di calore. Ho sentito che è possibile utilizzare tracce di rame sotto il regolatore sul PCB per mantenere il regolatore freddo; qualcuno ha qualche riferimento al riguardo?

Non sarai in grado di dissipare quel tanto calore con solo tracce di rame per assorbire il calore. (Un SOT-89 è anche un pacchetto molto piccolo, sei sicuro che una parte specifica in quel pacchetto specifico sia valutata per 3W?)

Uso pacchetti di dimensioni D-Pak con molto rame sui quattro strati e array di vie per cercare di dare al dispositivo molto rame per un dissipatore di calore.

Funziona abbastanza bene per carichi con ciclo di lavoro ridotto ma non funziona bene per applicazioni a carico continuo (c'è un'alta resistenza termica all'aria). Per requisiti di dissipazione elevati è necessario che le alette e l'aria si spostino su di esse e, a meno che non si stiano costruendo circuiti in modo diverso da quello che so, sarà necessario un dissipatore di calore per ottenere quelle alette.

Mi rendo conto che questo non sta rispondendo direttamente alla tua domanda, ma qualcosa che potresti voler considerare.

Invece di dissipare tanta energia, puoi mettere un convertitore buck davanti al tuo regolatore lineare. Ottieni il massimo dall'uscita a una tensione appena superiore a quanto richiesto dal tuo regolatore lineare.

Ciò non solo ridurrà la quantità di calore che devi dissipare, ma migliorerà anche l'efficienza del tuo design.

Per quanto riguarda l'affondamento di calore, tendo a mettere diverse vie direttamente sul mio piano terra. Il piano di massa sembra essere molto bravo a dissipare il calore. Se vai su una scheda a 4+ strati e hai il piano di massa interno, la dissipazione del calore non sarà altrettanto buona.

Sono le leggi della fisica. È necessario dissipare 3W attraverso dispositivi con grande resistenza termica ci sarà un aumento della temperatura. L'uso di tracce di rame può allontanare il calore dai dispositivi a montaggio superficiale nel circuito stampato. Ma quel calore deve ancora essere affondato.

Guardando un dispositivo SOT223, hanno un Rj-a di 91 K / W, il che significa che a due o tre watt si può prevedere una temperatura di aumento di 273 K. Questo cucinerà il tuo dispositivo. L'Rj-s (giunzione alla resistenza del punto di saldatura) è di 10 K / W, quindi a condizione che la scheda possa dissipare il calore, il dispositivo sarà 30 K sopra l'ambiente.

Se la scheda è montata in un involucro metallico, è possibile, con un po 'di sforzo progettuale, allineare i grandi cuscinetti termici sul circuito con le isole sull'involucro metallico.

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

L'uso di grandi cuscinetti di rame su ogni strato con un sacco di via aiuterà a trasferire il calore. L'unico altro problema è bloccare il circuito stampato sull'involucro metallico e applicare una pressione e un composto termico sufficienti affinché la scheda possa condurre calore all'interno dell'involucro.

In questo modo si trasferisce efficacemente il calore dal componente alla scheda e nel contenitore. Quindi la custodia diventa effettivamente il dissipatore di calore.

Senza un dissipatore di calore sulla scheda, ridurrai il Rj-a da 91 K / W a un valore più basso. Qual è questo valore, dovrai determinarlo sperimentalmente. Crea un semplice circuito stampato con il dispositivo in questione e pad termici su ogni strato con via, quindi aumenta la quantità di energia che stai attraversando il dispositivo da meno di un watt delicatamente a due / tre watt e usando un termocouople , registra la temperatura sulla scheda e sul dispositivo. Ciò ti consentirà di calcolare il Rj-a del dispositivo sul tuo circuito.

Sì, puoi raffreddare il dispositivo utilizzando la scheda. Si noti che ciò richiede una quantità ragionevole di superficie per farlo. Non aspettarti che l'intera scheda dia un effetto di raffreddamento al componente, ad esempio se la sua scheda è sul piano terra. Credo che l'unica area efficace sia compresa tra 6 cm e 8 cm.

Le vie o piccoli fori che di solito vedi in quei piani sono vie termiche. Sull'altro lato del tabellone c'è probabilmente anche un aereo di rame. Aumenta il raffreddamento termico, ma potrebbe essere difficile da realizzare quando si prototipano le proprie schede all'interno. I fori non possono essere così grandi (nell'ordine di qualche decimo di mm).

L'altro giorno ho realizzato un regolatore di commutazione che aveva bisogno anche di un po 'di raffreddamento. Era in un case TO-263, che è un po 'più grande. Ma comunque, la scheda tecnica di National alle pagine 4 e 5 specificava che con 1 pollice quadrato di area di rame avevo una resistenza al raffreddamento di 26 ° C / W. Questo è JA, che non è poi così male. Se si dissipano 3 W, si aggiungerebbe 75 ° C al di sopra dell'ambiente, il che è abbastanza buono. In questo caso particolare stavo realizzando il PCB su una macchina per incisione amatoriale, quindi ho ingrandito l'area del doppio perché la connessione di saldatura al pab è più difficile da realizzare.

Come descritto nella Dissipazione di potenza a basso profilo , potresti essere in grado di sprecare un po 'di calore in un altro componente (resistenza a monte o secondo regolatore), quindi il tuo regolatore non deve dissipare così tanto. Dovrai fare i calcoli per le tensioni min e max e per i carichi min e max che ti aspetti di vedere.

Questo può essere molto brutale e non ho fatto alcuna stima termica sulle tue esigenze, ma un'opzione se la dimensione fisica di un dissipatore di calore è un problema è quella di alimentare la scheda o l'area del dispositivo con un composto con una bassa resistenza termica. Ho visto questo fatto con la semplice vecchia araldite per diffondere il carico termico. Se l'invasatura avviene all'interno di una custodia in metallo, allora hai anche il vantaggio della lavorazione dei metalli. Intendiamoci, questo rende difficile rielaborare un po '!

Mentre cercavo la stessa domanda per un transistor a commutazione di pacchetto SOT-223, mi sono imbattuto nel Manuale di riferimento sulle tecniche di saldatura e montaggio dei semiconduttori ON (lo trovi qui: http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/SOLDERRM-D.PDF ). Questo è un insieme compilato di articoli su considerazioni termiche e di montaggio e include dozzine di impronte per tipi di pacchetto comuni (incluso SOT-223). Include anche articoli su come preparare supporti per dissipatori di calore PCB, grasso termico e altre tecniche che non avevo mai considerato prima. Il documento è stato recentemente rivisto, luglio 2014.

Ho trovato utile guardare attraverso.