​电路板设计-SMT功率器件的热设计

电路板设计-SMT功率器件的热设计

1.系统要求：

VOUT=5.0V； VIN(MAX)=9.0V； VIN(MIN)=5.6V； IOUT=700mA； 工作周期=100%； TA=50℃

根据上述系统要求选择750mA MIC2937A-5.0BU稳压器，其参数为：

VOUT=5V ± 2%（最坏的过热情况）；

TJ MAX=125℃。 TO-263封装，θ JC=3℃/W；

θ CS ≈ 0℃/W（直接焊接在电路板上）。

2、初步计算：

VOUT(最小值)=5V-5×2%=4.9V

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

最大温升，Δ T=TJ(MAX)-TA = 125℃-50℃=75℃；热阻θ JA（最坏情况）：Δ T/PD=75℃/3.0W=25℃/W。

散热器热阻，θ SA= θ JA-( θ JC+ θ CS)； θ SA=25 - (3+0)=22 ℃/W（最大值）。

3、确定散热器的物理尺寸：

采用方形、单面、水平方向的带有阻焊层的铜箔散热层，与覆盖黑色油漆的散热铜箔相比，采用1.3m/s空气散热，后者散热效果最好 影响。

采用实线方案，保守设计需要5000mm2的散热铜箔，即71mm×71mm的正方形（每边2.8英寸）。

4、SO-8和SOT-223封装的散热要求：

计算以下条件下的散热面积：VOUT=5.0V； VIN(MAX)=14V； VIN(MIN)=5.6V； IOUT=150mA； 占空比=100%； TA=50℃。在允许的条件下，电路板生产设备更容易处理采用双SO-8封装的器件。 SO-8能满足这个要求吗？ 使用MIC2951-03BM（SO-8封装），可以获得以下参数：

TJ MAX=125℃； θ JC≈100℃/W。

5、计算SOT-223封装的结果：

PD=[14V-4.9V]×150mA+(14V×1.5mA)=1.4W

升温=125℃—50℃=75℃；

热阻 θ JA（最坏情况）：

ΔT/PD=75℃/1.4W=54℃/W；

θSA=54-15=39℃/W（最大值）。 根据以上数据，1400mm2的散热铜箔（边长为1.5英寸的正方形）即可满足设计要求。

6、计算SO-8封装参数：

PD=[14V-5V]×150mA+(14V×8mA)=1.46W；

升高温度=125℃—50℃=75℃；

热阻 θ JA（最坏情况）：

ΔT/PD=75℃/1.46W=51.3℃/W；

θ SA=51-100=- 49 ℃/W（最大值）。

显然，如果没有制冷，SO-8就无法满足设计要求。 考虑采用SOT-223封装的MIC5201-5.0BS稳压器。 封装比SO-8小，但其三个引脚具有良好的散热效果。 选用MIC5201-3.3BS，其相关参数如下：

TJ MAX=125℃

SOT-223热阻θJC=15℃/W

θ CS=0℃/W（直接焊接在电路板上）。 电路板设计及电路板加工厂家讲解电路板设计-SMT功率元件散热设计。