Охлаждение LFPAK(Power SO-8) через плату, Как рассчитать/промоделировать/оценить? Опции

[drum1987]

Есть преобразователь напряжения 12->33В на 300Вт. Частота преобразования 260 - 300кГц. Прототипом PCB послужил отладочник на примененной микросхеме + видеокарта. В итоге сделал 6 слоев по 18мкм(за это сильно не ругайте - нужно было уложиться в срочное производство резонита). Охлаждение планируется через плату с противоположной стороны установки транзисторов.
C видюхи слизал 9 отверстий под брюхом полевика + собственные догадки про то, как передать тепло родили такую топологию в районе полевиков:

все переходные отверстия залиты припоем, сверху на транзисторы ничего не установлено. Отвод тепла только через пасту. Снизу лак с платы убран в округе транзисторов, и, через КПТ-8 и термопрокладку толщиной 2,5 мм, теплопроводностью 1 W/m-K (по заявлению производителя) плата крепится на алюминиевый ребристый радиатор с площадью поверхности около 500 см2. При максимальной нагрузке КПД чуть меньше 95% следовательно нужно рассеить 15Вт тепла. При 25 окружающих полевик имеет:

Покритикуйте/посоветуйте как улучшить или прогу где можно промоделировать это какнить... ThermaSim от Vishay пробовал, но там нет возможности проможелировать случай когда радиатор не на комплектующих, а с обратной стороны платы.
Может есть смысл перенести транзисторы на нижнюю сторону и не переживать?

[drum1987]

maugli спасибо за статью....прочитал, внял тому, что написано.

HardEgor в качестве радиатора используется стенка корпуса - резать не получится и изоляция нужна. Про термопасту согласен(мужики с работы надоумили - после проверки понял что эффекта нет). Про перенос транзисторов на другую сторону я думал сразу, но побоялся паразитной индуктивности(согласен, что идиот) да и драл с отладочника. Теперь понимаю что если перенести, то получится, что тепло радиатор будет снимать только с полевиков, а дроссели, датчики тока, драйверы и прочая требуха будут греть висящую в воздухе плату и их тепловой режим сильно ухудшится.

Планы возникли сегодня на вторую ревизию платы следующие:
-плату сделать на фольге 35мкм
-уменьшить переходные отверстия вокруг корпуса до 0,3мм + увеличить их количество в 1,5 раза
-под брюшком полевика сделать отверстий 4*5 по 0,3мм
-сделать дублеры футпринтов полевиков на обратной стороне платы
-убрать лак с обратной стороны платы в месте установки полевиков
-применить менее толстую термопрокладку

Сообщение отредактировал drum1987 - May 27 2013, 17:35

[HardEgor]

Судя по термофото у тебя греются только транзисторы и дорожки под ними, а индуктивности стоят холодные.
Когда переставишь на другую сторону, всё тепло уйдёт туда. На другой стороне можно и площадки под транзисторы побольше сделать чтобы тепло по плате растекалось лучше.
Корпус транзистора изолированный - можно самую тонкую прокладку применить. Ну и корпус-радиатор надо утолщать в месте теплового контакта с транзисторами, чтобы тепловое сопротивление уменьшить.
Лучше конечно посмотреть в сторону DirectFet by International Rectifier - у них корпус металлический - лучше тепло стекать будет. Насколько я помню еще у Infineon такие корпуса есть.

[drum1987]

Судя по термофото у тебя греются только транзисторы и дорожки под ними, а индуктивности стоят холодные.
Когда переставишь на другую сторону, всё тепло уйдёт туда. На другой стороне можно и площадки под транзисторы побольше сделать чтобы тепло по плате растекалось лучше.
Корпус транзистора изолированный - можно самую тонкую прокладку применить. Ну и корпус-радиатор надо утолщать в месте теплового контакта с транзисторами, чтобы тепловое сопротивление уменьшить.
Лучше конечно посмотреть в сторону DirectFet by International Rectifier - у них корпус металлический - лучше тепло стекать будет. Насколько я помню еще у Infineon такие корпуса есть.

Ну холодные это 55 градусов.
про тонкую прокладку согласен - можно будет вообще пастой мазать тупо
Директ феты я смотрел, но они при тех же условиях (Rdson) имеют больший заряд затвора и бОльшую емкость Миллера причем существенно.

[HardEgor]

Ну холодные это 55 градусов.
про тонкую прокладку согласен - можно будет вообще пастой мазать тупо

55 градусов - это нормально, это не 85
А вот прокладку или пасту - большой вопрос, точнее вопрос в плоскопараллельности радиатора и двух припаянных транзисторов. Плюс непонятно какая будет точность сборки радиатор-плата. В таких местах обычно прокладку применяют.

2. Т.к. у вас на другой стороне стоит радиатор, то применение более толстой фольги особого эффекта не даст. Вам же надо не "размазать" тепло по плате, а передать на другую сторону. Я бы толщину фольги конечно бы увеличил, но сильно на это не надеялся.

Размазывание по плате улучшит конвективное охлаждение, хотя-бы частично отведет тепло в стороны и уменьшит температуру в самой горячей точке - под транзисторами.
Кстати, а в корпусе есть принудительное охлаждение?

3. Смущает на термофото горячее место над транзисторами. Плата расположена вертикально? Почему там плата горячая, а снизу слева справа нет? Ведь всё тепло должно уйти вниз на теплоотвод.

Это сток транзистора, конструктивно основное тепло стекает с него, поэтому и его дорожка горячее.

Сообщение отредактировал HardEgor - May 28 2013, 03:08