Určení tepelného odporu MOSFETu

Zpráva

kulikus · #1 Příspěvek od **kulikus** » 21 lis 2021, 01:04

Potřebuju určit nebo odhadnout tepelný odpor čip-okolí [st. C/W] SMD MOSFETu IRFS7530 na desce DPS s poměrně velkou spojitou plochou měďi (46 x 125 mm = 8,91 sq. inch), na které jeho pouzdro sedí. Lze to odhadnout nebo spočítat?
Datasheet uvádí 0,4 C/W tepelný odpor pro čip-case a 40 C/W čip-okolí pro 1 palec čtverečný na Cu chlazení.
Pokud MOSFET pootevřu a protopím na něm 2W, zvednu teplotu čipu o 2x 40=80 stupňů Celsia nebo o 2x (0,4 C/W + Rca )? Která úvaha platí?
Rca tj. tepelný odpor spodek součástky-okolí té DPS mně zajímá, resp. jaký výkon můžu zmařit na tranzistoru a ještě se uchladí.

EDIT: Opravena plocha v sq. inch

Olchor · #2 Příspěvek od **Olchor** » 21 lis 2021, 06:33

Nejlepší to bude změřit. Tep. odpor chip-case můžeš celkem v klidu zanedbat a měřit teplotu trandu na povrchu, nejlépe těsně u chladiče. Použil bych malý termočlánek, nebo infra teploměr.
Jo a máš tam chybu v přepočtu mm² - inch²

termit256 · #3 Příspěvek od **termit256** » 21 lis 2021, 08:20

Je tam tolik neznamych ktere nemas moc sanci zjistit ze vysledek bude stejne spis jen radovy ohad ktery udelas stejne dobre i z hlavy. A to jen kdyz neudelas pocetni chybu. Nejlepsi je to proste zmerit.

maxijaroslav · #4 Příspěvek od **maxijaroslav** » 21 lis 2021, 10:36

Z udaných parametrů to vychází na 4.5 K/W - takže při ztrátě 2W a ideálním kontaktu s tou mědí by se to mělo ohřát o 9°C. Ale je to jen docela hrubý odhad.

samec · #5 Příspěvek od **samec** » 21 lis 2021, 13:59

kulikus píše:Datasheet uvádí 0,4 C/W tepelný odpor pro čip-case a 40 C/W čip-okolí pro 1 palec čtverečný na Cu chlazení.

Nie. 40°C/W je nie pre Cu chalzení, ale pre plošak z materiálu FR-4 alebo G-10.

Ďalší prepočet už treba urobiť podľa tepelného odporu plošného spoja. Ja s SMD veľmi nerobím, ale isto je k tomu celá veda, ako navrhnúť plošak z hľadiska odvodu tepla. Určite nejde ten 1 palec plošaku z datašitu prerátať na väčšiu plochu jednoduchou trojčlenkou. Takže maxijaroslavov odhad je nie len docela hrubý ale aj najoptimistickejší.

kulikus · #6 Příspěvek od **kulikus** » 21 lis 2021, 14:34

To maxijaroslav: je to překlep těch 4,5K/W nebo odkud to pochází?

Má nepájivá maska vliv na chlazení vnějších Cu motivů na DPS?

maxijaroslav · #7 Příspěvek od **maxijaroslav** » 21 lis 2021, 21:03

jenom z hrubého přepočtu na uváděnou chladící plochu - ale je to skutečně jenom odhat.

kulikus · #8 Příspěvek od **kulikus** » 22 lis 2021, 01:41

Rozvádí se teplo ze spodku připájeného čipu skrze vícevrstvou desku přes vias jen do protější vnější Cu vrstvy, nebo i do vnitřních Cu vrstev?

maxijaroslav · #9 Příspěvek od **maxijaroslav** » 22 lis 2021, 09:07

Zahřívá pochopitelně i vnitřní vrstvy a tak se šíří i trochu dál - ale protože nejsou v podstatě ochlazované, tak se to dá většinou zanedbat.
Ale musím se přiznat, že v praxi jsem nikdy ochlazování na vícevrstvém spoji neřešil, takže nevím. Musel by se vzít v úvahu i koeficient prostupu tepla u materiálu nosné desky atd atd atd

termit256 · #10 Příspěvek od **termit256** » 22 lis 2021, 09:47

Zalezi kolikavrstvou tu desku mas a kde jsou vrstvy s velkou plochou. Pokud budes mit 4vrstvy a vnitrni vrstva bude rozlita zem jak se to bezne dela, rekl bych ze to uplne zanedbatelne nebude. Ta vnitrni vrstva je tesne pod povrchem, neni nekde uprostred desky. Ale zase pokud ti bude vnitrni plocha medi kopirovat tu vnejsi, bude rozdil minimalni. Proto jsem psal ze je nejlepsi to vyzkouset, pocitat se to bude hrozne blbe.

maxijaroslav · #11 Příspěvek od **maxijaroslav** » 22 lis 2021, 11:24

To je samozřejmé, vůbec nejlepší je to vyzkoušet - a kdyby šlo o sériovku, tak i důkladně proměřit.
Počítat bych to rozhodně nechtěl, záleželo by i na poloze té desky a hromadě dalších okolností. Brrr!

samec · #12 Příspěvek od **samec** » 22 lis 2021, 12:35

Ak to potrebuješ chladiť, tak prekovy na druhú stranu a tam cez silikonovú podložku opretý chladič, alebo použi THT súčiastku s regulérnym chladičom požadovaných rozmerov.

termit256 · #13 Příspěvek od **termit256** » 22 lis 2021, 13:34

Pomuze i prilepeni malinkeho chladice primo na pouzdro toho tranzistoru. Obcas to tak delam, mam hrst takovych malych chladicu 1x1cm z ebay, tak je tam nekdy pro jistotu fouknu.

Habesan · #14 Příspěvek od **Habesan** » 22 lis 2021, 20:13

U některých přístrojů s obzvláště špatně navrženým chlazením (viz. např. dnešní set-top-boxy) je celá deska tak rozpálená, že není poznat které součástky teplo produkují samy a které jsou jen horké od té desky k níž jsou připájeny.

Pak se vyplatí připevnit celou desku přes vrstvu teplovodivé pryže na velký chladič.

kulikus · #15 Příspěvek od **kulikus** » 03 pro 2021, 23:45

Olchor píše:Nejlepší to bude změřit.

Ano. Chci pro měření využít teplotní závislost napětí substrátové diody. Je-li to na křemíku, má -2 mV/st.C. Použiju rozsah Test diody, měří při 1mA. Teplota jde pak určit z rozdílu napětí.