Версия для печати темы

Автор: ViKo Aug 7 2017, 13:01

Хочу из 3,3 В сделать 1,2 В.
http://electronix.ru/redirect.php?http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/53/db/00/58/09/98/4b/36/CD00001884.pdf/files/CD00001884.pdf/jcr:content/translations/en.CD00001884.pdf
Смотрю тепловое сопротивление, чтобы понять, сможет ли 2 Вт мощности рассеять. Вижу, наименьшие сопротивления - у самого малого корпуса - DFN8. Как это получается?
Чего еще не дописали в этом даташите?
2 Вт * 33 °С/W = 66 °C
Т.е. на столько градусов нагреется корпус дополнительно к температуре среды. Под 100° будет. Жить можно?
На плате большой полигон земляной добавить, так, вообще, можно не заморачиваться?

Автор: ikm Aug 7 2017, 13:20

Не совсем верно, ведь под окружающей температурой подразумевается и температура самого термопада к которому припаяна м/сх, вот если вы его сделаете 34 градуса, тогда будет 100 градусов на корпусе. А вот если теплоотдача по полигону будет не достаточна, то на нём будет больше, соответственно и на корпусе тоже. Но по ДШ критическими являются 125 на кристалле, вычитаем сопротивление кристалл-корпус 1,5 С/W получаем что на корпусе критическими будут 122 град., то есть на термопаде не должно быть больше 56 градусов.
по идее в рекомендациях должен быть указан размер полигона при котором делались измерения термосопротивления корпуса.

Автор: ViKo Aug 7 2017, 13:35

В этом документе не пишут про полигон на печатной плате. А должны бы. Как будто, в воздухе подвесил этот корпус, и уже будет отдавать тепло с сопротивлением 33 °С/W. Это же не так?
А вот D2PAK у них в 2 раза больше нагреется, хотя он куда массивнее и шире и на плату так же паяется. Чудо.

Автор: ikm Aug 7 2017, 13:47

Да, там как то криво описано, я сначала не сразу разглядел. Думал вторая строка это сопротивление корпус-окружающая, а они указали кристалл-окружающая, зачем тогда первая строка.
Или под "корпус" они имели ввиду как раз металлическую подложку, тогда вроде всё сходится, чем толще медь, тем больше дельта температуры. А "окружающая" имелось ввиду если через компаунд отводить.
Тогда для вас интересна только первая строка, тут запас уже больше получается. И вам всего то надопосчитать какое термосопротивление в продольном слое полигона, чтобы при 2Вт, там было не более 120 град.

Автор: Myron Aug 7 2017, 14:30

Есть ряд компаний, которые не шибко заморачиваются на написании документации. Вторая причина - попытка скрыть недостатки и выпятить достоинств. К ним относится ST. Поэтому я стараюсь избегать те ИС от этих компаний, параметры которых важны для изделий. К ним относятся, например, мощные полевики, ОУ, ДСДС. Справедливости ради надо сказать, что развитие современных корпусов для мощных транзисторов в последние несколько лет идет хорошими темпами. Посмотрите, например, на последние полевики и диоды Тошибы, ОN, даже TI. ON, например, стала переворачивать кристаллы и паять площадки кристаллов внутри корпусов к площадкам корпуса вместо разводки тонкими проводниками сверху вниз. Тошиба стала использовать корпуса с металлической вставкой наверху корпуса с термоконтактом к кристаллу и т.д. К сожалению, такие вещи не описываются в ДШ, а только в доп материалах компаний. Но отражаются на параметрах.

Автор: ViKo Aug 8 2017, 11:55

У Analog Devices есть документы, где все расписано, как положено.
http://electronix.ru/redirect.php?http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADP1740_1741.pdf
Не соображу, смогу ли обеспечить достаточную площадь печатной платы, чтобы рассеять 2 Вт тепла. Можно какой-нибудь радиатор прикрепить.
Еще мог бы что-то перед стабилизатором поставить - резистор или диод, чтобы меньше мощности рассеивалось на стабилизаторе. Это решение в резерве придержу.

Автор: Myron Aug 8 2017, 12:28

Вот и я об этом - выбираю "дорогие", но хорошо описанные ИС, где есть все ответы на мои вопросы. Исследовать плохоописанные ИС желания нет. Правда иногда можно использовать тестовые платы от производителей.
По поводу площади. Я использую параллельные полигоны на всех слоях, соединенные множеством переходных отверстий. В основном работает теплопередача. Тепловое излучение рассеивает около 10% всей мощности. Наружные слои рассеивают получше.

Автор: V_G Aug 8 2017, 12:33

Flotherm XT может импортировать топологию из Альтиума, после чего посчитать температуру корпуса Вашего стабилизатора с учетом выделяемой компонентом мощности, топологии и температуры окружающей среды.

Автор: Myron Aug 8 2017, 12:41

В Алтиуме есть PDN.

Автор: V_G Aug 8 2017, 13:57

PDN умеет делать тепловое моделирование? Впервые слышу, поподробнее пожалуйста!

Автор: ViKo Aug 8 2017, 14:07

Я не пользуюсь Альтиумом. Как выйдет в P-CADе, так выйдет. На плате много чего будет стоять. Еще неизвестно, сколько тепла будет выделяться.
В будущем, возможно, перейду на PADS.
Вот еще документ листаю:
http://electronix.ru/redirect.php?http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/AN-772.pdf?doc=ADL5320

Автор: Myron Aug 8 2017, 14:38

Только АД применяет такие корпуса. Во всяком случае для меня главный параметр по теплу это тепловое сопротивление ПН-переход - окружающая среда. Вместе с рассеиваемой мощностью на ИС, конечно. Для LDO этого достаточно. Для других ИС требуются еще другие параметры.
Ну и еще. Там где можно, нужно использовать ДСДС с хорошей эффективностью по ДШ для нужных токов и напряжений. Особенно это важное решение становиться нужным для токов более ~1А.

Автор: ViKo Aug 8 2017, 15:24

Будет стоять перед линейными регуляторами. Из 12 В будет делать 3,3 В.

Автор: Myron Aug 8 2017, 17:17

А зачем тогда линейныы регуляторы? И сколько их у вас?

Автор: ViKo Aug 8 2017, 18:44

Полно. Напряжений разных 6 штук. Цепей разных с одинаковым напряжением тоже много. Не нашел импульсного из 12 В сделать 1,2В 1А. И 1,8В надо.

Автор: Myron Aug 8 2017, 21:27

Таких много. Идете в Дижи-Кей, поиск там хороший, и отыскиваете. Я, например, использую сдвоенные LTC3633AIUFD-2#PBF.

Автор: Aner Aug 8 2017, 21:50

От LDO многие разработчики давно двано ушли. Даже те же китайцы. Импульсников оч много разных, чего только Ti не предлагает. Тот же STM, LT, MPC ... . Китайских компаний с дешёвми импульсниками оч много, причем прилично содраных. Посмотрите на те же китайские дисплей и их питание ... .Так что только имульсники спасут вас с вашими 6 различными напряжениями и токами. Никак не LDO!

Автор: ViKo Aug 9 2017, 07:50

Не хочу тратить время на разработку еще и питания. Поставлю готовые импульсные преобразователи Aimtec туда, где большой перепад между входным и выходным напряжением. И за ними уже линейные, где нужно еще меньше. Хватит с меня "творчества" и помимо питания. Тем более, это макет.

Автор: vadzh Aug 29 2017, 16:36

Вполне реально, это определяется конструктивными особенностями корпуса и крепления кристалла, поэтому производитель и предлагает разные варианты исполнения под разные задачи. А что не так с тепловым сопротивлением? обычная 2R-модель.

Автор: ViKo Aug 29 2017, 17:06

Для DFN8 тепловое сопротивление от кристалла в окружающую среду 33°C/W. Не сказано вообще про полигон на печатной плате. Подвешу его в воздухе и буду так тепло отдавать, согласно эти цифрам? Как бы не так.
Сравните с документом Analog Devices, ссылку на который я дал. Там говорится о температурных сопротивлениях для конкретной площади полигона. Там грамотные специалисты написали. А здесь, разве что, где-то есть документ, по которому они измеряют это сопротивление.

Автор: Myron Aug 29 2017, 18:09

Я уже высказал свое мнение в Сообщение #5. Если, конечно, аппаратура серьезная, а не гаражная.

Автор: ViKo Aug 29 2017, 18:11

Я помню. Я тоже высказал... Тогда, и сейчас еще раз.

Автор: V_G Aug 29 2017, 20:23

Только что посмотрел pdf. Там же ясно указано: Thermal resistance junction-case 1.5 °C/W, зачем тут использовать сопротивление корпус-среда?
Подводите к термопаду большой полигон, припаиваете термопад, и переход будет перегреваться на 1.5° относительно температуры полигона на каждый Ватт, в чем проблема?

Автор: ViKo Aug 30 2017, 05:05

Это если бы от корпуса тепло отводилось идеально, без сопротивления. Реально нужно использовать сопротивление кристалл-плата.
Еще раз отсылаю к pdf-ке Analog Devices.

Автор: @Ark Aug 30 2017, 07:10

Простые физические соображения подсказывают нам, что теплоотвод через корпус (керамический) будет всегда играть вторичную роль. В основном, тепло будет уходить через металлические выводы, металлические контактные поверхности... (как там они правильно называются?). Теплопроводность металла много выше любой керамики. Через него и пойдет основной поток тепла изнутри корпуса наружу. Результат будет зависеть от общей площади сечения этих металлических выводов. И, естественно, от того, к чему все это будет припаяно снаружи. Конструктивно, ключевой параметр - это тепловой контакт источника тепла (кристалла) внутри корпуса с металлическими выводами, выходящими наружу. Вот, как-то так...

Автор: ViKo Aug 30 2017, 08:00

Exposed pad называется, по центру SMD корпуса. Естественно, тепло будет идти преимущественно по металлу. Вопрос - куда? В воздух - одно сопротивление, на медный полигон на плате - совсем другое. И я убежден, что вышеприведенная цифра 33°C/W относится не к воздушному охлаждению. Ибо разум не воспринимает, почему корпус с большим количеством металла, с большей площадью поверхности как пластмассы (керамики) так и металла, а это все другие корпуса из таблицы, имеет меньшее термическое сопротивление.

Автор: @Ark Aug 30 2017, 08:16

Я думаю, что эта цифра относится к системе "кристалл внутри корпуса - Exposed pad". Как вы поддерживаете заданную температуру внешнего металлического вывода и отводите от него тепло (просто воздушным охлаждением или другим способом) - это уже, грубо говоря, ваша проблема...

Автор: ViKo Aug 30 2017, 08:29

Тогда не должно использоваться слово "ambient".
Для сравнения, у корпуса LFCSP 16-lead у Analog Devices в вышеприведенном даташите сопротивление ja 130°С/W.
Собственно, весь вопрос именно в несуразности тех цифр, что приведены в таблице ST.

Автор: V_G Aug 30 2017, 08:36

Коллеги, juncion-case это и есть тепловое сопротивление до термопада, и пайка к нему добавляет минимум к тепловому сопротивлению. И эта цифра 1,5. А 33 - это как раз, если термопад и корпус не имеют каналов отвода тепла, кроме воздуха и излучения.
Все способы контакта, кроме пайки, дадут промежуточные цифры между 1,5 и 33, а пайка - максимально близко к 1,5. Пусть это будет 2 или 3, но никак не 33!
Иначе зачем приводить цифру 1,5?

Автор: ViKo Aug 30 2017, 08:57

По не(до)разумению. Эта цифра оптимистична до безумия. Ватт мощности выдал, и нагрелся всего на 1,5 градуса?
Сопротивление JC нас не должно интересовать. Важно, как от корпуса отводится.
В нижней строке для JA им к 33 надо 1 приписать слева.

Автор: @Ark Aug 30 2017, 09:11

Я, приведенные Вами цифры, так понимаю: если от кристалла отводится 1Ватт тепла, то температура кристалла будет на 33 градуса выше, чем температура термопада. А дальше - ваша задача обеспечить нужную температуру термопада (а, через нее, и кристалла), тем или иным способом теплоотвода - припайкой к соответствующему радиатору, например.

Автор: vadzh Aug 30 2017, 18:02

В этой документации AD хорошо расписал, особенно полигоны, но сожалению как ST пишет большинство производителей. ST кидает данные стандартной двухрезисторной тепловой модели, скорее всего расчётные:
http://electronix.ru/redirect.php?https://postimages.org/

В данном случае вместо Junction-to-Board Resistance указывается уже суммарное Junction-to-Board + Board-to-Ambient Resistance

Автор: V_G Aug 31 2017, 05:24

Дак шо ж такое-то, а?
Не нагрелся на 1.5, а кристалл перегрелся относительно термопада на 1.5°! И если вы от термопада тепло не отводите, то и на 33° относительно воздуха в самой близости. При этом термопад может иметь температуру 300°, а кристалл будет нагрет до 301.5°, Вам сильно полегчает?
Подводите теплоотводящий полигон с пайкой, переходные и т.п., снижайте температуру термопада до 70°, кристалл при этом будет 71.5°, и будет Вам щастье!

Шпрехен зи инглиш? Case - это и есть корпус, включая выводы, пластмассу и термопад. Просто Вы с пластмассой хороший тепловой контакт не сделаете, а с выводами и термопадом сделаете почти идеальный - пайкой.

Автор: ViKo Aug 31 2017, 06:38

1. Насчет нагрелся-перегрелся - в чем вы нашли различие? Русским владеете? :-)
2. Яволь! Повторю еще раз, не сложно. Важно знать, какое сопротивление для отвода тепла от кристалла в окружающую среду, ja, то есть. По нашему, по-английски. Не сомневаюсь, что в современных компактных корпусах сопротивление от кристалла до корпуса мало. Но меня оно не интересует. П. С. Естественно, тепловые площадки тоже относятся к корпусу, что вы к этой пластмассе прицепились.
Задаю контрольный вопрос. Корпус, о котором идет речь (33 гр/Вт) подвесили в возухе на проводках. Он должен рассеять 1 Вт тепла. На сколько он нагреется?

О, я понял, для каких условий ST дала цифру 33гр/Вт. Для бесконечной площади теплоотводящего полигона. Реальные условия будут хуже. Насколько это повлияет, можно прикинуть, читая документ AD.

Автор: ikm Aug 31 2017, 06:40

Мало вводных данных.
Мне, например не известно, коэффициент теплопередачи термопад-воздух, от сюда будет значение дельта Т.
Допустим t окружающей 27 град.
Тогда добавив к Токр потери на переходе термопад-воздух при протекании 1Вт, а так же 33 градуса заявленные в ДШ, получим искомую температуру кристалла.
Если вы еще добавите к значению в первом пункте скорость потока воздуха, а так же учтёте уход тепла через подведенные провода к ножкам м/сх, то вы сможете очень точно посчитать температуру кристалла.

Автор: ViKo Aug 31 2017, 08:13

А RthJA тогда что?
А почему для остальных корпусов прослеживается тенденция - чем меньше корпус, тем больше сопротивление? Смотрите таблицу.
А если так же на проводках подвесить TO-220? Нагреется больше, согласно данным из таблицы?

Автор: ikm Aug 31 2017, 08:35

Это величина которая определяет разность температур на поверхности корпуса и температурой кристалла. НО вы не можете точно рассчитать какая у вас будет температура на поверхности корпуса, так как это будет зависеть от процесса теплопереноса в следующую среду (воздух/КП/житкий азот/вакуум ).
Да, нагреется больше, если там по технологии хуже сделан теплосъём с кристалла на термопад. Например из-за того что медная пластина там толще, не удается качественно приварить кристалл к ней. Я к сожалению не спец в производстве п/п устройств, поэтому могу только гадать какая там технология.
Вам нужно просто принять,что в данном случает производитель указывая эти значения разграничивает свою ответственность, на поверхности корпуса, т.к. он не указывает способ при котором он измерял эту дельту, то скорее всего она расчётная и учитывает только внутренние переходы.
Всё что начинается за поверхностью корпуса уже зона вашей ответственности.

Автор: ViKo Aug 31 2017, 09:25

А вот Analog Devices не снимает ответственности за то, куда установлен корпус.
http://electronix.ru/redirect.php?http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADP1740_1741.pdf
(это сколько же раз надо дать ссылку, чтобы дошло!)

Вот этот документ нужно почитать. Не имею.
http://electronix.ru/redirect.php?https://www.jedec.org/standards-documents/docs/jesd-51-12

Автор: ikm Aug 31 2017, 12:16

Погодите, это же вы задались вопросом, откуда у данной м/сх такие цифры, я вам высказал свое мнение как эти цифры воспринимать. Мне не надо ничего объяснять в данном вопросе, и уж тем более сомневаться в том, что для меня что то дошло.
Думаю не стоит превращать эту тему в сравнение ответственности разных производителей. Хотя тема ваша, делайте с ней что хотите.

Автор: ViKo Aug 31 2017, 13:21

Так как воспринимать-то? Что в таблице указано все верно для одинаковых условий применения? Уму непостижимо, что TO220 отдает тепло хуже DFN8.

Автор: Myron Aug 31 2017, 14:37

Тип корпуса не всегда говорит об качестве отдачи тепла. Крпус отводит примерно 75-85% тепла, даже если ноги как у ТО220. Многое также зависит от кристалла и его падов, способа присоединения кристалла к несущей, качества и размеров этой несущей, материала корпуса и т.д. Да и ТО220 более старая технология чем DFN. Но и DFN разные. Есть с 150С/W, а есть и 30C/W. Типичный показатель для ТО220 - это 65С/W. Но конечно есть и 50С/W.
Последние технологии еще более эффективные. Там кристалл своими увеличенными падами приваривается прямо (верх тормашками) на несущую подложку (подложки). А сверху еще приклеивается хорошим термопроводящим клеем дополнителная металлическая пластина. При формовке корпуса эта пластина доступна снаружи и к ней можно присоединить/приклеить еще радиатор или термопад, или ничего и все равно это лучше отводит тепло от кристалла - меньше термосопротивление кристалл-окр. среда.

Автор: ViKo Aug 31 2017, 17:43

Давайте прикинем к носу. Все, что творится внутри корпуса, не играет никакой роли в том, как тепло рассеивается корпусом. В конце концов, все тепло должно уйти с поверхности корпуса в окружающую среду. Это, надеюсь, понятно. (Ноги тоже входят в понятие корпус)
А дальше все зависит от того, как поверхность корпуса может отдавать тепло - насколько хорошая теплопередача, насколько велика площадь поверхности.
Так вот мне ни разу не видится, что корпус TO-220 уступает по способности отдать тепло корпусу DFN8, если они находятся в одинаковом окружении - висят ли в воздухе, припаяны ли на печатную плату теплоотводящей поверхностью. Преимущество DFN8 может быть обусловлено тем, что подразумеваются условия пайки его на металлизированный полигон, причем, с большой площадью. А TO-220 так и замеряют в условиях естественной воздушной конвекции.

Автор: Myron Sep 1 2017, 01:36

Прежде всего тепло должно дойти до корпуса и сквозь него. Источник тепла не корпус и не его ноги, а кристалл. Вот тут и играют роль все вышеизложенные мной детали и еще кой-какие. Надеюсь это тоже понятно.
От личного мнения что TO-220 лучше рассеивает тепло, чем DFN8, никому легче не станет. Только цифры из ДШ являются (могут являться) правдой жизни. Повторю, если ДШ не содержит исчерпывающую для вас информацию ищите другие компоненты от других производителей. Конечно можно проводить эксперименты. Но нужно ли? Только лишь для самоудовлетворения. Ну еще можно статейку написать. Каждый выбирает свой путь. Каждый инженер имеет ряд мнений, с которыми не все коллеги согласны. Ну и что? По мнениям договориться до согласия не удасться. Я, например, никогда не использую TO-220 свободно болтающимся в воздухе на впаянных ногах. Только крепление к корпусу, в моих случаях - из металла. Вот тут-то и наступает выигрыш в рассеивании тепла. Но проигрыш в габаритах и ручной сборке.

Автор: ViKo Sep 1 2017, 04:32

Все что мог, я сказал. Дальше по кругу повторять не вижу смысла. В принципе, мое мнение каким было с первого сообщения, таким и осталось.

Автор: Myron Sep 1 2017, 04:45

Иметь свое мнение нужно и похвально. Уважаю.

Автор: ViKo Sep 1 2017, 06:56

Будем считать, что приведенные цифры верные. И для DFN8 обязательно подразумевается пайка на плату. А как отводится тепло с платы, это моя проблема. А AD приводит еще цифры сопротивления с кристалла до платы (JB), которые зависят от площади полигона. Дают больше информации. Спасибо им. Спасибо всем... Тем более, я буду использовать микросхемы AD.

Автор: Valery-m Nov 5 2017, 12:11

прочитал всю переписку темы...
не совсем понял - почему не смоделировать численно эту задачу?
она же не сложная....

Автор: ViKo Nov 5 2017, 15:08

Мне не нужно. Но если вы сделаете, приму с интересом.

Автор: a123-flex Nov 7 2017, 16:15

У тексаса есть крутые онлайн мастера по подбору и расчету импульсников. Только с регистрацией.
В низковольтных их предложение сейчас (учитывая что они поглотили практически всех конкурентов) наилучшее в мире.

Автор: Valery-m Nov 17 2017, 20:33

тогда какой смысл тратить время на расчет, который никому не нужен?

уже решенных аналогичных задач очень много... - легко найдете в интернете статьи о таких решениях....

такие задачи отнюдь не экзотика....