전력 SMD MOSFET에 적절한 히트 싱크를 제공하기 위해 PCB에 필요한 구리 면적을 어떻게 결정합니까?

로드를 켜기 위해 IRFR5305PBF 전력 MOSFET (http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irfr5305pbf.pdf)을 사용할 계획입니다. Rthsa <29 C / W 인 외부 히트 싱크가 필요하다고 판단했습니다.

<29 C / W의 열 저항을 제공하는 데 필요한 PCB의 구리 면적을 결정하려면 어떻게해야합니까?

Google 및 IEEE 데이터베이스에서 검색을 시도했지만 기사에서이를 계산하는 방법이 명확하게 나와 있지 않습니다.

편집 : 상단 및 하단에 1 온스 구리와 내부 레이어에 0.5 온스 구리가있는 4 레이어 PCB를 사용하고 있습니다.

불행히도 귀하의 질문에 대한 간단한 답변은 없습니다. FR4의 두께, 구리 평면 층 수, 평면 층 사이의 비아 수, 보드 위의 공기 흐름량 및 입구 공기 온도 등 모든 가능한 구성을 측정하거나 특성화하기에는 문제에 너무 많은 변수가 있습니다. , 다른 주변 부품 등의 열 기여도 등

표준 테스트 방법이 있지만 실제 상황과는 거의 관련이 없습니다. 주로 열 확산 요소로 구리 층이없는 베어 FR4 만 사용하기 때문입니다. 다양한 공급 업체가 특정 구성에 대한 값을 게시했습니다. 예를 들어, 연결 한 데이터 시트 는 해당 회사에서 제공하는 다양한 패키지에 대한 열 저항 값을 제공하는 IRF의 AN-994를 참조합니다 . 그러나 표준 테스트 조건은 2oz를 사용합니다. 외부 층에 구리.

리니어 기술은 유익한 열 결과를 발표하는 또 다른 회사입니다. FET와 동일한 패키지에서 부품 중 하나를 찾고 데이터 시트를 확인하면 상단 및 하단 레이어의 다양한 크기의 방열판에 대한 열 저항 표를 제공 할 수 있습니다.

예를 들어, IRF 부품의 DPAK와 동일하지 않은 DDPAK 패키지의 경우 다음을 제공합니다.

(LT1965 데이터 시트에서 테스트 조건에 대한 자세한 내용을 참조하십시오)

적어도 29 C / W 미만으로가는 것은 다소 어려운 일임을 알 수 있습니다. 리니어 결과에서 유일한 테스트 조건은 상단 및 하단 레이어 모두에서 4 제곱 인치의 구리를 필요로했습니다.

그러나 공기 흐름과 같은 요소가 실제 적용 결과에 큰 영향을 미치기 때문에 이러한 수치를 지침으로 만 사용할 수 있습니다.

SMT 방열판 (예 : Aavid의 DPAK 장치 용 )은 사양을 충족 할 것입니다 (물론 적절한 공기 흐름 / 대류 포함).

PCB 구리 영역만으로도 페어차일드에서 이와 같은 애플리케이션 노트 를 확인할 수 있지만 필요한 영역이 상당히 크므로 (1 평방 인치 이상) 히트 싱크를 보장하지 않을 수 있습니다.

Robert Kollman은 V-열 고려 사항 섹션 의 전원 공급 장치 레이아웃 고려 사항 구성 에서이 주제에 대한 몇 페이지를 제공합니다 .

나는 이것을 혼자서 한 적이 없지만이 논문을 기억했다. 그는 몇 가지 예를 제공하므로 귀하의 사례로 이관 할 수있을 것 같습니다.

다음은 디바이스에서 4 개의 레이어와 비아를 사용하도록 제안하는 흥미로운 기사입니다. AN10874-LFPAK MOSFET 열 설계 가이드-애플리케이션 노트