현재 프로젝트 중 하나 에서 D2PAK 패키지 의 MC7805 를 사용하여 사용 가능한 24VDC 공급 장치에서 5V의 논리 공급 장치를 생성합니다. 회로에 필요한 전류는 250mA입니다. 이로 인해 MC7805의 전력이 소실됩니다.

$P=(24\ V-5\ V)*230\ mA=4.37\ W$

PCB는 MC7805가 내장 된 작은 플라스틱 하우징에 조립해야합니다. 배열은 다음과 같습니다 :

예를 들어 방열판은 불가능합니다. 또한 하우징 자체는 부피가 작고 가열됩니다.

이 열 문제를 해결하기위한 첫 번째 시도는 패드에 비아를 추가하고 PCB의 다른쪽에 노출 된 패드를 만드는 것입니다. 이와 같이 하우징 외부의 열을 분산시키고 싶습니다. 약 1 분 후 MC7805의 열 과부하 보호 장치가 작동하기 때문에 이것은 충분하지 않았습니다.

그래서 PCB 뒷면의 노출 된 패드에 작은 방열판을 추가했는데 이제 작동하는 것 같습니다 (방열판은 여전히 ​​매우 뜨겁습니다!).

시행 착오 접근법 외에도이 열 설계를 조금 더 잘 이해하고 최적화하고 싶습니다 (현재 접합부의 온도가 무엇인지 말할 수 없으므로 이것이 얼마나 신뢰할 수 있는지 모르겠습니다. ).

나는 이미 몇 가지 다른 질문을 읽었 지만 지금까지 아직 완전히 명확하지 않습니다 (전류, 전압, 저항 및 열 저항과 같은 저항을 생각하더라도 열 설계는 항상 당황했습니다 ...) _

따라서이 디자인과 관련하여 몇 가지 질문이 있습니다.

• 비아를 사용할 때, 비아의 도금은 열을 전도하는 반면, 비아 홀의 공기는 다소 격리됩니다. 따라서 솔더로 채워지지 않은 경우 비아의 구리 면적을 최대화하여 열 저항을 맨 위부터 맨 아래까지 최소화하려고합니다. 솔더 스톱 마스크를 연 상태로 유지하면서 비아를 솔더 페이스트로 덮고 리플 로우 솔더링하는 동안 채워 져야합니다. 상단과 하단 층 사이의 열 저항을 최소화하기 위해 가능한 한 많은 '구멍'영역을 갖는 것이 최선이라고 가정합니다. 이 가정이 맞습니까?

• 거기에 '믿을 수없는 복잡' 접합 바닥 패드 사이의 열 저항을 계산하는 방법은?

• 그렇지 않다면 어떻게 든 온도 센서로이 열 저항을 측정 할 수 있습니까?

• 상단 패드와 D2PAK 하우징도 약간의 열을 발산합니다. ( 저항 비유에 따름 ) 이것을 병렬로 넣을 수 있습니까? 이 시스템의 열 저항 네트워크는 어떻게 생겼습니까?

이 열 설계를 더욱 최적화하고 싶습니다.

내가 할 수없는 주택 및 PCB의 크기를 증가.

내가 할 수없는 팬을 추가합니다.

내가 할 수없는 상단 층 패드의 크기를 늘립니다.

바닥 패드의 크기를 이미 최대 20mm x 20mm로 늘 렸습니다 (위의 그림은 두 패드 모두 15mm x 15mm입니다).

• 더 최적화 할 수있는 것이 더 있습니까?

좋아, 먼저 열 공학에 대한 작은 입문서를 제공하려고 노력할 것입니다. 그것은 당신이 용어를 이해하고 수학의 일부를 본 시점에있는 것처럼 들리지만, '아하!'라는 진정한 직관적 이해는 아직 발전하지 못했습니다. 전구가 꺼진 순간은 아직 발생하지 않았습니다. 매우 실망스러운 지점입니다! 걱정하지 마십시오. 계속 지키면 얻을 수 있습니다.

열에 관한 가장 중요한 부분 :

1. 단방향 전기와 정확히 같습니다. 옴의 법칙을 사용합시다.

열 흐름은 전류 흐름과 같으며 '반환'이 없으며 열은 항상 항상 높은 전위에서 낮은 전위로 흐릅니다. 이 경우 잠재적 인 열 에너지. 힘은 우리의 현재입니다. 그리고 편리하게 열 저항은 ... 저항입니다.

그렇지 않으면 정확히 동일합니다. 와트는 전류, 전류입니다. 실제로 더 많은 와트가 더 많은 열 흐름을 의미하기 때문에 이것은 의미가 있습니다. 전압과 마찬가지로 여기의 온도는 상대적입니다. 우리는 어떤 시점에서도 절대 온도에 대해 이야기하는 것이 아니라 사물 사이의 온도 차이 또는 잠재적 차이에 대해서만 이야기하고 있습니다. 예를 들어 10 ° C의 온도 전위가 있다고 말하면, 우리가 말하는 다른 것보다 10 ° C 더 뜨겁다는 의미입니다. 주변 온도는 '지상'입니다. 따라서이 모든 것을 실제 절대 온도로 변환하려면 주변 온도가 무엇이든 맨 위에 추가하십시오.

열을 발생시키는 LM7805와 같은 것은 정전류 원으로 완벽하게 모델링됩니다. 전력은 전류이며 일정한 전력 장치처럼 작동하여 4.4W의 열을 지속적으로 생성하므로 4.4A를 생성하는 일정한 전류원과 같습니다. 정전류 원과 마찬가지로 정 전력 원은 전류 / 전력을 유지해야하는만큼 온도를 일정하게 증가시킵니다 (정전류 원의 전압). 그리고 흐르는 전류는 무엇을 결정합니까? 내열성!

1 옴은 실제로 1A를 밀어 넣으려면 1 볼트의 전위차가 필요하다고 말합니다. 마찬가지로, 단위가 펑키 (° C / W)이지만 열 저항도 마찬가지입니다. 1 ° C / W는 1Ω과 같습니다. 해당 저항을 통해 1W의 열 '전류'를 푸시하려면 1 ° C의 온도 차이가 필요합니다.

더 좋은 점은 전압 강하, 병렬 또는 직렬 열 회로와 같은 것이 모두 동일합니다. 열 저항이 열 경로 ( '회로')를 따라 더 큰 총 열 저항의 일부일 경우 열 저항에서 열 저항 (온도 증가)을 찾을 수있는 것과 동일한 방식으로 찾을 수 있습니다. 저항에서 전압 강하. 병렬 저항과 마찬가지로 직렬 1 / (1 / R1 .... 1 / Rn)에 추가 할 수 있습니다. 모든 것이 예외없이 작동합니다.

2. 그러나 물건이 뜨거워 지려면 시간이 걸립니다!

옴의 법칙은 실제로 법이 아니라 원래 제국 모델이었고 나중에 키르 히프 법칙의 DC 한계라는 것을 깨달았습니다. 다시 말해, 옴의 법칙은 정상 상태 회로에서만 작동합니다. 이것은 열에 대해서도 마찬가지입니다. 위에서 쓴 모든 것은 시스템이 평형에 도달 한 후에 만 ​​유효합니다 . 즉, 전력을 소비하는 모든 것 (우리의 일정한 '전류'전원)이 잠시 동안 그렇게하도록 모든 것이 고정 온도에 도달했으며, 전력을 높이거나 낮추는 것만으로도 모든 상대 온도가 변할 것입니다.

이것은 일반적으로 너무 오래 걸리지 않지만 순간적이지 않습니다. 물건을 데우는 데 시간이 걸리기 때문에 우리는 이것을 아주 분명하게 볼 수 있습니다. 이것은 열 용량으로 모델링 할 수 있습니다. 기본적으로, 그들은 '충전'하는 데 시간이 걸리고, 뜨거운 물체와 시원한 물체 사이의 평형에 도달 할 때까지 온도 차이가 크게 나타납니다. 대부분의 물체는 커패시터가 2 개 이상인 직렬 저항 2 개 (예 : 열 접촉점 및 패드의 상단 및 하단)로 생각할 수 있습니다. 이것은 우리가 관심있는 모든 것이 꾸준한 상태 인이 상황에서 특히 관련이 없거나 유용하지는 않지만 완전성에 대해 언급 할 것이라고 생각했습니다.

3. 실용성

우리가 열을 전류 흐름과 동일시한다면, 모두 어디로 흐르고 있습니까? 환경으로 흘러 들어갑니다. 모든 의도와 목적을 위해, 우리는 일반적으로 환경을 우리가 몇 와트로 밀어 넣어도 고정 된 온도를 유지하는 거대한 무한 히트 싱크로 생각할 수 있습니다. 물론 이것은 사실이 아닙니다. 방이 뜨거워 질 수 있으며 컴퓨터가 확실히 방을 데울 수 있습니다. 그러나 5W의 경우 괜찮습니다.

접점 대 케이스, 패드 대 패드, PCB 반대쪽 패드, 패드 하단 히트 싱크, 마지막으로 히트 싱크 대 공기의 열 저항은 전체 열 회로를 형성하고 모든 열 저항을 추가합니다. 위로 우리의 진정한 열 저항입니다. 여러분이보고있는 그래프, 전체 시스템이 아니라 한 시스템의 저항 만보고 있습니다. 이 그래프에서, 당신은 사각형의 구리가 와트를 소비하고 50 ° C 만 상승 할 수 있다고 생각할 것입니다. 회로 보드가 마법적이고 무한대이고 워밍업하지 않을 경우에만 해당됩니다. 해당 접점은 회로 보드보다 50 ° 더 뜨겁지 만 회로 보드를 200 ° C로 가열 한 경우에는 그다지 유용하지 않습니다. 어느 쪽이든 작동 온도를 초과했습니다.

불행한 현실은 자연 대류가 물건을 식히는 데 꽤 끔찍하다는 것입니다. 히트 싱크는 대류 냉각을 증가시키기 위해 표면적이 많으며, 복사 냉각을 증가시키기 위해 종종 양극 산화 처리됩니다 (검은 색 물체는 가장 많은 열을 방출하고 광택 / 반사성 물체는 거의 방출하지 않습니다). 그렇기 때문에 햇볕에 어둡고 검은 색이 너무 뜨거워지고 반짝이는 것이 전혀 뜨겁지 않습니다. 두 가지 방식으로 작동합니다). 그러나 대부분의 방열판은 자연 대류에 대한 열 저항이 매우 높습니다. 데이터 시트를 확인하십시오. 히트 싱크의 열 저항은 종종 히트 싱크를 통한 특정 최소 CFPM의 공기 흐름에 대한 저항입니다. 다시 말하면, 팬 송풍기가있을 때. 자연 대류는 많이 될 것입니다 열 성능이 떨어집니다.

접합부와 방열판 사이의 열 저항을 유지하는 것은 비교적 쉽습니다. 솔더 접합은 무시할만한 열 저항을 갖지만 (땜납 자체는 적어도 구리에 비해 열전 도성이 좋지 않지만) 구리는은 (보통 비 이물질 이외의 재료 중 적어도 두 번째)입니다. 다이아몬드, 그래 핀 등은 열전 도성이 높지만 Digikey에서는 사용할 수 없습니다. 회로 기판의 섬유 등급 기판조차도 열을 전도하는 데 완전히 끔찍한 것은 아닙니다. 좋지는 않지만 끔찍하지도 않습니다.

어려운 부분은 실제로 환경으로 열을 방출하는 것입니다. 그것은 항상 질식 점입니다. 왜 엔지니어링이 어려운가요? 개인적으로, 나는 다른 무엇보다도 고전력 DC / DC 컨버터를 설계합니다. 효율성은 원하는 것을 멈추고 필요한 것이됩니다. DC / DC 컨버터는 추가 폐열을 차단할 수 없기 때문에 DC / DC 컨버터를 필요한만큼 작게 만드는 효율이 필요합니다. 이 시점에서 개별 구성 요소의 열 저항은 의미가 없으며 어쨌든 구리 슬래브에 단단히 결합되어 있습니다. 평형에 도달 할 때까지 전체 모듈이 가열됩니다. 이론적으로 개별 구성 요소는 이론적으로 과열되기에 충분한 열 저항을 갖지 못하지만 벌크 물체로서의 전체 보드는 가능한 경우 desolders 될 때까지 가열 될 수 있습니다.

앞서 말씀 드린 것처럼 자연 대류는 실제로 냉각에 끔찍 합니다. 또한 주로 표면적의 함수입니다. 따라서 구리 판과 회로 면적이 동일한 회로 기판은 환경과 매우 유사한 열 저항을 갖습니다. 구리는 전체적으로 열을 더 균일하게 만들지 만 유리 섬유보다 더 많은 와트를 흘릴 수는 없습니다.

표면적에 도달합니다. 그리고 숫자는 좋지 않습니다. 1 cm ^ c는 약 1000 ° C / W의 열 저항을 나타냅니다. 따라서 100mm x 50mm 인 비교적 큰 회로 기판은 각각 50cm2, 각 제곱 센티미터, 각각 병렬 열 저항은 1000 ° C / W입니다. 따라서이 보드는 주변 온도가 20 ° C / W입니다. 따라서 4.4W의 경우 보드에서 수행하는 작업, 패드 크기, 열 비아 등은 중요하지 않습니다. 4.4W는 보드를 주변 온도보다 약 88 ° C까지 가열합니다. 그리고 주위를 돌아 다니는 것이 없습니다.

히트 싱크가하는 일은 많은 표면적을 작은 부피로 접는 것이므로, 하나를 사용하면 전체 열 저항이 낮아지고 모든 것이 덜 뜨거워집니다. 그러나 모든 것이 예열됩니다. 좋은 열 설계는 위젯에서 열을 제거 할 때 열이 흐르는 위치를 지정하는 것입니다.

히트 싱크 및 인클로저 설치가 잘 완료되었습니다. 그러나 잘못된 것에 대해 걱정하고 있습니다. PCB를 통한 패드의 열 저항을 계산하는 간단한 방법은 없지만, 반품 감소를 강타하기 전에 비아 전용 패드 영역의 약 17 % 만 소요됩니다. 일반적으로 1mm 간격으로 0.3mm 비아를 사용하고 열 패드를 채우면 얻을 수있는만큼 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 그렇게하면 실제 가치에 대해 걱정할 이유가 없습니다. 하나의 정션이 아니라 시스템 전체에 관심이 있습니다.

접합부에서 더 큰 회로 보드 및 열을 환경으로 방출하는 표면에 대한 열 저항이 너무 높아서 구성 요소가 과열되는 문제가있었습니다. 열이 다른 소산 표면으로 충분히 빠르게 퍼지지 않았거나 열을 충분히 방출 할 수 없었습니다. LM7805에서 히트 싱크까지 낮은 임피던스 열 경로를 제공하여 두 가지 가능성을 모두 해결했습니다.이 열 자체는 더 많은 표면적과 더 이상 열을 방출 할 수있는 추가 공간을 제공합니다.

인클로저, 회로 보드 등은 결국 여전히 따뜻해집니다. 전류와 마찬가지로 저항에 비례하는 모든 경로를 따릅니다. 전체 '저항'을 줄임으로써 열 '전류'소스 인 LM7805는 매우 뜨거울 필요가 없으며 다른 경로는 이들 사이에 와트 ( '전류')를 분할하고 가장 낮은 저항 경로 (방열판)는 비례 적으로 증가합니다. 더워. 방열판을 통해 우선적 인 열 경로를 제공하여 다른 모든 것을 저온에서 유지합니다. 그러나 다른 모든 것들은 여전히 ​​어느 정도 도움이 될 것이며 여전히 더워질 것입니다.

따라서 특정 글 머리 기호 질문에 답 하려면 하단 패드에 대한 접합부의 열 저항을 측정 할 필요가 없으며 유용한 정보가 아니라는 것을 알고 있습니다. 그것은 아무것도 바꾸지 않을 것이며, 당신은 어쨌든 그것을 넘어서서 실제로 그것을 개선 할 수 없습니다.

이러한 많은 전력이 소비되는 선형 레귤레이터를 사용하는 것은 좋지 않습니다. 당신의 PCB는 히터와 같을 것입니다. 이것은 5.52 와트의 전력에서 1.15의 유용한 전력이 20.8 %의 효율을 제공한다는 것을 의미합니다. 엄청나게 낮습니다.

효율성을 높일 수 있습니까? 물론입니다. 110 / 230VAC 소스를 사용한 경우 변압기를 사용하여 전압을 더 적합한 전압으로 낮추고 나중에 12VDC처럼 변환하여 입력으로 사용하면 2.76 와트에서 1.15 와트를 사용하여 41.7 %의 효율을 얻을 수 있습니다. 입력 전압을 낮추면 도움이됩니다. 물론 LDO (Low Dropout) 전압 레귤레이터로 간주하더라도 에너지 측면에서 매우 효과적 일 수는 없다는 사실을 이해해야합니다. 그들은 레귤레이터의 일부에 전압 강하가 있기 때문에 그렇게해야합니다. 에너지 손실이 실제로 낮을 때에 만 조절기를 사용하고 빠른 솔루션을 원합니다.

보시다시피,이 제안은 아마도 24VDC 소스가 있으므로 옵션이 아닐 수도 있습니다. 그렇다면 항상 스위칭 레귤레이터를 사용하는 것이 좋습니다. Linear Technology, Maxxim, TI 등 많은 제조업체에서 제공하는 제품이 너무 많습니다. 대부분 유용한 가이드가 될 수있는 회로도를 첨부합니다. 그들 중 많은 사람들이 추가 조정없이 작동합니다. 데이터 시트를 올바르게 읽고 구성 요소가 배치 될 것으로 예상되는 구성 요소를 배치하면 효율이 90 % 이상 높아질 수 있습니다.

더 최적화 할 수있는 것이 더 있습니까?

너무 많은 생각을하지 않으면 서 약 10 11 12 13이 떠 오릅니다.

1. 열 패드 영역
2. 케이스 열 저항 접합
3. 얇은 PCB
4. 구리 또는은으로 채워진 비아
5. 열 에폭시
6. MCPCB
7. 열 봉합 재
8. 베어 구리
9. 열 분산기 평면
10. 케이스 방사율
11. 통풍구
12. 정위
13. 스위처
    

사용한 열 다이어그램으로 On Semi를 사용중인 것 같습니다.
데이터 시트를 볼 때 가장 중요한 특성은 무엇입니까?

이 장치에는 두 가지가 있습니다.

열 패드 영역

On Semi는 STS 크기의 73 %로 작았습니다.

STS pad     12.20 x 9.75 = 118.95
ON Semi pad 10.49 x 8.38 =  87.9062 

케이스 열 저항 접합

STS는 온 세미보다 열 패드에 대한 열 저항 접합이 40 % 적었습니다 .

On Semi 5 C°/W
STS     3 C°/W  40% Less 

얇은 PCB

열 비아의 열전도율을 쉽게 이중 또는 삼중으로합니다.

열전도율 공식

d 거리

PCB를 더 얇게하고 (거리를 더 작게) 열 비아의 열 전도도를 증가시킵니다.

라미네이트 두께 : 0.003 "~ 0.250"

현재 PCB 두께 0.062

0.031로 낮추는 데 비용이 들지 않으며 열전도도 를 두 배로 늘립니다.

370HR PCB 재질은 온도가 높은 FR4와 유사하지만 전도성 이 3 배가 되는 매우 합리적인 충전량으로 0.020 두께로 제공됩니다 .

구리 및은으로 채워진 비아

PCB 제조업체는 한동안 구리로 채워진 마이크로 비아를 사용하고 있습니다.
구리는 공기보다 더 잘 전도됩니다.

구리 또는은

열 에폭시 충전 비아

구리가 공급 업체와 주머니에서 작동하지 않는 경우 표준 열 에폭시로 비아를 채우십시오. 열적 에폭시의 전도성은 항상 향상되고 있습니다.

비전 도성 충전재는 0.25 W / mK의 열전도율을 가지며, 전도성 페이스트는 3.5-15 W / mK의 열전도율을 갖습니다. 대조적으로, 전기 도금 된 구리는 250W / mK 이상의 열 전도성을 갖는다.

열 봉합 재

열 전도성 재료로 보드를 캡슐화 할 수 있습니다. 공기보다 낫습니다. Mean HLG 시리즈와 같은 전원 공급 장치에이 기능을 잘 수행하십시오.

1. 언더필 및 캡슐 화제
2. 열 전도성 접착제, (1 액형 또는 2 액형)
3. EMI 차폐 및 코팅
4. 전기 또는 열 전도성 접착제
5. 비 Sag 접착제 또는 젤
6. 전기 전도성 접착제 (에폭시 ECA 또는 실리콘 ECA)
7. 고성능 에폭시, 예 : 낮은 CTE 에폭시
8. 낮은 CTE 접착제
9. 컨 포멀 코팅 또는 포팅 또는 캡슐화
10. 특수 용도를위한 에폭시 접착제, 예 : LED 용 광학 에폭시
11. 열 갭 충전 재료
12. 열 전도성 접착제, (1 액형 또는 2 액형)
13. RTV 실란트 또는 열 경화 접착제 및 실란트

MCPCB

금속 코어 PCB

누군가 알루미늄 PCB를 언급했습니다. 아무도 구리 PCB를 언급하지 않았으며, 알루미늄의 일부 PCB 재료 공급 업체 중 일부는 알루미늄 대신 구리를 공급합니다.

단단한 구리

베어 구리

열 패드는 HASL로 코팅되어 있으며 구리는 사용하지 마십시오.

대부분 구리 산화에 대해 걱정합니다. 나는 산화를 좋아한다. 나를 미치지 만 구리 방사율은 약 0.04입니다. 그것은 연마 된 구리의 경우 산화 된 구리는 산화 된 알루미늄과 같은 0.78입니다.

구리 패드가 얼마나 많이 소비되는지 계산하십시오.

구성 요소 와트 수를 입력하고 구리 면적에 온도를 얻습니다.

열 분산기 평면

매립 비아와 함께 내부 레이어를 사용하여 확산 평면을 만들 수 있습니다. 열 비아의 개념은 열 분산기로 사용되는 내부 층에 의존합니다

케이스 방사율

케이스는 높은 열 전도율과 높은 방사율을 가진 폴리머로 만들어 질 수 있습니다.

열 전도성 폴리머

통풍구

순환을 위해 PCB에 구멍을 뚫습니다. 인클로저의 통풍구.

정위

상자가 거꾸로되어 있습니다.

바닥의 ​​방열판이 최악입니다. 측면 또는 상단이 훨씬 좋습니다.

이 500W 수동 냉각 장치 25.0”L x 15”W x 3”H
방열판을 장치 위에 장착했습니다.

스위처

이것은 선형 레귤레이터에는 적용되지 않았습니다. 스위처를 사용하면 이러한 문제가 발생하지 않습니다. 누군가가 78xx 크기의 경우에 스위처를 넣었다고 생각합니다. 그들은 거기에 있고 저렴합니다.

SIMPLE $ 2.00 SWITCHER 작은 10μH 인덕터
24V _에서 5V, _출력 , 250mA

BOM

Cin   TDK          C1005X5R1V225K050BC $0.10
Cout  MuRata       GRM31CR61A226KE19L $0.15
L1    Coilcraft    LPS4018-103MRB  $0.80
Rfbb  Vishay-Dale  CRCW0402383KFKED
Rfbt  Vishay-Dale  CRCW04022M00FKED
Rpg   Vishay-Dale  CRCW0402100KFKED
U1    TI           TPS62175DQCR  $1.00

왜 팬이 없습니까?

아무도 팬을 좋아하지 않습니다. 왜?

이건 내 열 아이디어에 포함되지 않습니다.

"자연 대류가 실제로 냉각하는 데 정말 끔찍한"이유는 공기 흐름이 필요하기 때문입니다. 그리고 그것은 많이 필요하지 않습니다. 약간의 공기 흐름만으로도 크게 개선 될 것입니다.

이 작은 30db (A) 팬으로 실험을 진행 한 경우. 하나는 4.5cfm, 0.32 와트, 40mm 직경이고 다른 하나는 13.2cfm, 0.34 와트, 60mm 직경입니다.

20 와트, 13.2cfm 팬에서 LED 구동

61.2 ° C vs. 44.6 ° C w / 팬

90W LED로 위의 팬을 테스트하고있었습니다. 나쁜 점은 연결 패드가 두 번 녹아 버린 것입니다. 지옥을 통과 한 것은 80 와트로 시작되었습니다. 사용 및 남용.

LED는 1 "x 0.125"x 12 "구리 막대에 장착됩니다.

팬 위의 구리 막대 뒷면에 팬을 놓았습니다.

그 겨자색의 것은 온도계입니다.

이 전원 공급 장치는 열 에폭시로 캡슐화 된 전원 공급 장치 중 하나입니다. 팬없이 600 와트까지 올라갑니다. 7 년 보증.

BTW 나는 다양한 서미스터를 시험해 보았고 Vishay NTCLG 유리가 캡슐화 된 것을 좋아합니다.

LED가있는 두 번째 사진에는 빨간색 원이 있으며 추한 서미스터가 있지만 Phillips Luxeon Rebel LED의 열 패드를 가리키는 것은 원입니다. 해당 보드에 장착 된 LED는 Cree XPE입니다. 원 아래에는 매우 슬픈 모양의 Luxeon이 화상 피해자입니다.

이제 보드 개념의 반대쪽에 이르는이 열 비아가 작동하지 않습니다. 이것이 모든 LED 제조업체가 권장하는 것입니다. 나는 무엇을해야하는지 듣고 싶지 않다.

당신이 볼 수 있듯이 나는 어쨌든 그것을했다.

PCB의 열 비아 (파란색 원)

이것이 열 비아가 얼마나 잘했는지입니다.

마지막 줄은 모든 것을 설명합니다. 375 mA 및 129 ° C.

시안 칼럼은 광합성 활성 방사선이다. 최고의 효율은 3.5PAR / Watt에서 온도가 약 45-50 ° C 인 곳이지만 100mA에서만 1Amp 등급의 1/10입니다. 따라서 열 비아가 절단하지 않습니다.

내가 어디로 가던 지

최소 저항 경로는 보드 뒷면을 통과하지 않습니다.

PCB는 얇고 (0.31) 구리 막대 아래에서 잘 보이지 않습니다. 나사는 열 패드의 큰 구멍을 통과합니다.

LED 열 패드는 구리를 많이 사용하여 상단에 납땜되어 있습니다. 2-4oz 구리 패드의 열 저항은 열 비아로 FR4를 통과하는 것보다 훨씬 적습니다.

그래서 PCB를 구리 막대에 장착합니다. 여기에 표시된 구리 막대는 두께가 0.62 ", 폭이 0.5"입니다. 나는 테스트하고있는 다양한 종류와 두께를 가지고 있습니다.

Cree XP-E Deep Photo Red 655nm입니다.

거기서 멈추지 않습니다.

Luxeon Rebel ES Royal Blue 450nm LED가있는 제품은 두께가 0.125 "입니다.

마지막 저항의 경로는 ...

저항이 가장 적은 경로는

• LED 열 패드에서
• PCB theraml 패드에
• 구리 바에
• 둥근 구리 파이프에

예 구리 파이프, 1/2 "물 파이프.

가장 약한 링크는 PCB 구리 패드입니다. 얇다

구리 파이프의 오른쪽에는 물로 펌핑되는 튜브가 있습니다.

워터 타워

오른쪽의 라이저에는 하단 저수지에서 상단의 물 탱크로 물을 펌핑하는 튜빙이 있습니다.

그만한 가치가 있었습니까?

350mA에서 불타고있는 보드 (129 ° C)가 700mA (Imax)에서 작동하고 결로 현상이 발생하면 그만한 가치가 있다고 생각합니다.

주변 23 ° C, 30W PCB, LED 케이스 온도 21 ° C

열 구성에 대한 분석은 특히 구리-공기 인터페이스와 관련하여 약간 불완전한 것으로 보입니다.

저항 분배기와 비슷한 문제를 처리 할 수 ​​있습니다. 접합부 대 공기는 전압 (예 : 70)이며 전류는 소비해야하는 전력입니다 (4.5). 총 열 솔루션은 15도 / 와트 이하를 제공해야합니다. 이것은 직렬, 접합 구리 1, 구리 1 구리 2, 구리 2 공기의 모든 부품의 총합입니다.

인용 한 그림에서 알 수 있듯이 간단한 구리 평면의 장치는 평면을 가로 지르는 열 흐름이 크게 커지기 시작함에 따라 3W 이상 (더 큰 평면에서도) 작동하기가 어려울 것입니다. 이것을 계산하는 것은 사소한 것이 아닙니다.

시나리오에서 PCB의 뒷면 만 열을 방출하는 데 효과적입니다 (평면에 도달하는 데 시간이 걸릴 수 있지만 에너지 흡수가 중지됨). 뒷면 만 고려하십시오. 어쩌면 0.5W가 덮개를 통과 할 수도 있지만 (병렬 네트워크로 간주) 저항이 높아지고 모든 구성 요소가 따뜻하게 유지됩니다.

이미 방열판에 대해 15도 / 와트 이상을 달성해야한다는 것을 알 수 있습니다. 아마도 10도 / 와트는 수동 라디에이터의 의미를 대략적으로 파악하기에 좋은 핑거-인-에어 시작점이 될 것입니다 (대류 기류가 차이를 만들 수 있음). 이미 이는 주변 온도보다 45도 높은 히트 싱크 표면을 의미합니다.

비아 패드의 효과를 판단하려면 PCB의 양면 사이의 온도 강하를 측정해야합니다. 이것은 패드의 노출 된 가장자리에있을 수 있지만 방열판 열 저항보다 훨씬 적을 수 있습니다. 아마도 2W의 전력 레벨을 목표로하고 있다면 결과에서 더 중요 할 수 있지만 이미 어떤 종류의 방열판이 필요하다는 것을 알고 있습니다.

사람들이 흔히하는 한 가지 오류는 다른 사람들의 시뮬레이션을 시뮬레이션하거나 보지 않습니다. PCB 구리 열 전도를 기반으로하는 각 설계는 최상의 경우 약 2W로 제한됩니다. 구리 단면이 매우 작기 때문입니다. 시뮬레이션에서 비아가 많은 거대한 구리 패드에도 불구하고 핫 요소 주변의 핫 스팟처럼 보입니다.

나는 기성품 방열판 제품을 가져 가거나 알루미늄 (금속 코어 보드) PCB로 갈 것을 제안 할 수 있습니다. 어쨌든, 전략은 공기 접촉 면적을 최대화하는 동시에 접합부와 라디에이터의 각 지점 사이의 "내열성"(실제로 열전도도 향상)을 줄이는 것입니다.

많은 질문을 하나의 게시물로 통합했으며 다른 질문은 다른 질문을 해결 했으므로 부분 답변을 드리겠습니다.

그렇지 않다면 어떻게 든 온도 센서로이 열 저항을 측정 할 수 있습니까?

인터페이스를 통해 흐르는 열을 알고 있습니다 (~ 4.4W). 다른 답변에서와 같이 시스템이 평형을 기다리는 경우 PCB 상단을 통해 방출되는 열은 상당히 낮습니다.

서미스터를 케이스 상단 인터페이스에 최대한 가깝게 보드 상단에 놓으십시오. 보드 뒷면에 또 하나를 놓습니다. 이제 를 측정 할 수 있습니다$\Delta{}T$

이제 보드를 열로 나눠서 적어도 대략 열 ​​저항을 추정 할 수 있습니다.

귀하의 질문에 대한 답변이 이미 있으므로 "실제" 솔루션 을 제안하고 싶습니다 .
레귤레이터를 플라스틱 하우징 외부 에 놓습니다. 이러한 방식으로 발생하는 열은 플라스틱 하우징 내부의 구성 요소에 영향을 미치지 않으며 통과하는 "배리어"가 적기 때문에 더 쉽게 소산 될 수 있습니다.