Comment garder un régulateur linéaire au frais sans dissipateur thermique réel?

Je veux utiliser un régulateur linéaire pour certaines applications, il est dans un boîtier SOT-223 (pas SOT-89). Comment le garder au frais, de préférence sans dissipateur thermique encombrant? Le régulateur peut dissiper 2 à 3 W de chaleur. J'ai entendu dire que vous pouvez utiliser des traces de cuivre sous le régulateur sur le PCB pour garder le régulateur au frais; Quelqu'un at-il des références à ce sujet?

Vous ne pourrez pas dissiper autant de chaleur avec seulement des traces de cuivre pour évacuer la chaleur. (Un SOT-89 est également un très petit boîtier, êtes-vous sûr que la pièce spécifique dans ce package spécifique est évaluée à 3 W?)

J'utilise des boîtiers de taille D-Pak avec beaucoup de cuivre sur les quatre couches et les réseaux de vias pour essayer de donner à l'appareil beaucoup de cuivre pour un dissipateur de chaleur.

Cela fonctionne assez bien pour les charges à faible cycle de service, mais ne fonctionne pas bien pour les applications à charge continue (la résistance thermique à l'air est élevée). Pour les exigences de dissipation élevées, vous avez besoin d'ailettes et d'air qui se déplacent dessus, et à moins que vous ne construisiez des circuits imprimés différemment de ce que je sais, vous aurez besoin d'un dissipateur thermique pour obtenir ces ailettes.

Je réalise que cela ne répond pas directement à votre question, mais quelque chose que vous voudrez peut-être considérer.

Au lieu de dissiper autant d'énergie, vous pouvez placer un convertisseur abaisseur avant votre régulateur linéaire. Obtenez le rendement à une tension juste au-dessus de ce qui est requis par votre régulateur linéaire.

Cela diminuera non seulement la quantité de chaleur que vous devrez dissiper, mais améliorera également l'efficacité de votre conception.

En ce qui concerne la dissipation thermique, j'ai tendance à mettre plusieurs vias directement sur mon plan de masse. Le plan du sol semble être très bon pour dissiper la chaleur. Si vous utilisez une carte à 4 couches et que le plan de masse est interne, la dissipation thermique ne sera pas aussi bonne.

Ce sont les lois de la physique. Vous devez dissiper 3W à travers des appareils avec une grande résistance thermique, il y aura une augmentation de la température. L'utilisation de traces de cuivre peut évacuer la chaleur des dispositifs de montage en surface dans la carte de circuit imprimé. Mais cette chaleur doit encore être coulée.

En regardant un appareil SOT223, ils ont un Rj-a de 91 K / W, ce qui signifie qu'à deux à trois watts, une température de montée de 273 K peut être attendue. Cela fera cuire votre appareil. Le Rj-s (résistance de jonction à point de soudure) est de 10 K / W, à condition que votre carte puisse dissiper la chaleur, l'appareil sera à 30 K au-dessus de la température ambiante.

Si votre carte est montée dans un boîtier métallique, vous pouvez, avec un peu d'effort de conception, aligner les grands tampons thermiques sur la carte de circuit imprimé avec les îlots sur le boîtier métallique.

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

L'utilisation de grands coussinets en cuivre sur chaque couche avec beaucoup de via aidera à transférer la chaleur. Le seul autre problème est de fixer la carte de circuit imprimé à l'enceinte métallique et d'appliquer une pression et un composé thermique suffisants pour que la carte puisse conduire la chaleur dans l'enceinte.

Cette opération transfère efficacement la chaleur du composant vers la carte et dans le boîtier. L'enceinte devient ainsi le dissipateur thermique.

Sans radiateur sur la carte, vous réduirez le Rj-a de 91 K / W à une valeur inférieure. Quelle est cette valeur, vous devrez la déterminer expérimentalement. Faites une simple carte de circuit imprimé avec l'appareil en question et des tampons thermiques sur chaque couche avec des vias, puis augmentez la quantité d'énergie que vous utilisez à travers l'appareil de moins d'un watt doucement à deux / trois watts et en utilisant un thermocouople , enregistrez la température sur la carte et l'appareil. Cela vous permettra de calculer le Rj-a de l'appareil sur votre carte de circuit imprimé.

Oui, vous pouvez refroidir l'appareil à l'aide de la carte. Notez que cela prend une superficie raisonnable pour ce faire. Ne vous attendez pas à ce que l'ensemble de votre carte donne au composant un effet de refroidissement, par exemple si sa languette est sur le plan du sol. La seule zone efficace se situe entre 6 et 8 cm, je crois.

Les via ou les petits trous que vous voyez habituellement dans ces avions sont des via thermiques. De l'autre côté de la carte, il y a probablement aussi un plan en cuivre. Il augmente le refroidissement thermique, mais peut être difficile à réaliser lorsque vous prototypez vos propres cartes en interne. Les trous ne peuvent pas être aussi gros (de l'ordre de quelques dixièmes de mm).

J'ai fait un régulateur de commutation l'autre jour qui avait aussi besoin de refroidissement. C'était dans un boîtier TO-263, qui est un peu plus grand. Mais de toute façon, la fiche technique de national aux pages 4 et 5 spécifiait qu'avec 1 pouce carré de cuivre, j'avais une résistance au refroidissement de 26 ° C / W. C'est JA, ce qui n'est pas trop mal. Si vous dissipez 3W, cela ajouterait 75C au-dessus de la température ambiante, ce qui est suffisant. Dans ce cas particulier, je fabriquais le PCB sur une machine de gravure amateur, j'ai donc rendu la zone deux fois plus grande car la connexion de soudure au tampon est plus difficile à réaliser.

Comme décrit dans Dissipation de puissance à profil bas , vous pourriez être en mesure de gaspiller de la chaleur dans un autre composant (résistance en amont ou deuxième régulateur), de sorte que votre régulateur n'a pas à se dissiper autant. Vous devrez faire les calculs pour les tensions min et max et les charges min et max que vous vous attendez à voir.

Cela peut être très brutal et je n'ai pas fait d'estimation thermique de vos besoins, mais une option si la taille physique d'un dissipateur thermique est un problème est de mettre la carte ou la zone de l'appareil en pot avec un composé qui a une faible résistance thermique. J'ai vu cela fait avec du vieux Araldite ordinaire pour répartir la charge thermique. Si le rempotage est effectué à l'intérieur d'un boîtier métallique, vous bénéficiez également de la ferronnerie. Attention, cela rend la retouche un peu difficile!

En recherchant la même question pour un transistor de commutation de boîtier SOT-223, je suis tombé sur le manuel de référence des techniques de montage et de soudage ON Semiconductor (trouvez-le ici: http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/SOLDERRM-D.PDF ). Il s'agit d'un ensemble d'articles sur les considérations thermiques et de montage, qui comprend des dizaines d'empreintes pour les types d'emballage courants (y compris SOT-223). Il comprend également des articles sur la préparation des supports de dissipateur thermique pour PCB, de la graisse thermique et d'autres techniques que je n'avais pas envisagées auparavant. Le document a été récemment révisé, juillet 2014.

J'ai trouvé intéressant de regarder à travers.