Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Computer Controls
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Chłodzenie tranzystorów SMD

20 Kwi 2016 14:10 1140 14
  • Poziom 27  
    Chciałbym się podpytać bardziej doświadczonych. Jak wygląda kwestia chłodzenia dużych tranzystorów SMD?
    Miejsce gdzie normalnie montuje się radiator, jest odwrócone do płytki PCB. Jak schłodzić element który nie jest w stanie sam rozproszyć mocy strat?
    A) Czy robi się duże ścieżki dokoła które działają jak radiator?
    B) Czy może montuje sie go na ceramicznej obudowie?
    C) A może frezuje się otwór w PCB i podpina radiator od dołu?
  • Computer Controls
  • Pomocny post
    Poziom 29  
    Np. poprzez odpowiednio zaprojektowaną płytkę. Jak niewystarczająca jedna strona, dużą ilością przelotek łączy się drugą stronę pcb w celu wytworzenia większej powierzchni.
  • Pomocny post
    Poziom 26  
    Hasła do poczytania i obejrzenia w grafice Google: "thermal vias" i " SMD heat sink".
  • Computer Controls
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    strikexp napisał:
    B) Czy może montuje sie go na ceramicznej obudowie?
    Nie bardzo rozumiem o jakiej ceramicznej obudowie piszesz, ale jeśli zamiast laminatu użyjesz podłoża ceramicznego choćby popularnego Al2O3 to możesz taką płytkę przykleić do radiatora, typowe płytki mają grubość 25mils więc są znacznie cieńsze niż podkładki termoprzewodzące pod tranzystory z tego samego materiału (nie wiem dlaczego). Przewodność cieplna ceramiki alundowej 24W/(m*K) więc D2PAK będzie miał dodatkowo ok 0,4K/W.
    Jeszcze są podłoża MCPCB ale tych jeszcze nie stosowałem.
  • Poziom 27  
    Obudowa tranzystorów jest z jakiejś ceramiki. Bo na plastik to nie wygląda, zbyt twarda, krucha i za dobrze przewodzi ciepło.

    Jednak perch napisał czego szukać w google. I już wiem że lutuje się radiatory w formie zadaszenia, lub tuż obok tranzystora.
    Ja bym mimo wszystko naklejał dodatkowy radiator na ową ceramikę obudowy. Ona przewodzi ciepło bardzo dobrze i też by to coś dało.
  • Pomocny post
    Moderator Projektowanie
    Generalnie - nie stosuje się radiatorów dla elementów półprzewodnikowych SMD. Jeśli - to wyjątkowo.
    To nie ceramika ale tworzywo sztuczne, nie ma ono dobrej przewodności cieplnej i montaż na takiej obudowie radiatora niewiele daje.
    Do chłodzenia służy thermopad - owa blaszka metalowa w obudowie, którą lutuje się do pada miedzi na PCB, amatorsko można tam wstawić (wlutować) pasek blachy miedzianej gr. ok. 1mm i zagiąć go ponad element (w literę C).
  • Poziom 27  
    Jak na tworzywo sztuczne to bardzo dobrze przewodzi ciepło. Myślę że to nie jest jakiś polimer. Wprawdzie materiałoznawcą nie jestem ale sądzę że to jednak jest jakiś inny rodzaj materiału.
  • Poziom 43  
    strikexp napisał:
    Jak na tworzywo sztuczne to bardzo dobrze przewodzi ciepło. Myślę że to nie jest jakiś polimer. Wprawdzie materiałoznawcą nie jestem ale sądzę że to jednak jest jakiś inny rodzaj materiału.
    Obudowy ceramiczne są drogie, ale są szczelne i odporne na temperaturę, czego o plastiku powiedzieć nie mozna. Dlatego spotyka sie je w elementach do specjalnych zastosowań które i tak są drogie. O jakich tranzystorach mówisz?
    Jeśli to ceramika, to sprawdź czy uda ci sie zadrapać nożem..
  • Poziom 27  
    Mówię o zwykłych tranzystorach w czarnej obudowie. Ale jak dla mnie to zwykły plastik nie jest. Raczej cos a la modelina - termoutwardzalne.
  • Poziom 37  
    Elementy SMD jak najbardziej nadają się do chłodzenia nie tylko przez termoprzelotki ale i poprzez obudowę. Pominę tu rozwiązania dedykowane jak obudowy DirectFET http://www.infineon.com/dgdl/an-1035.pdf?fileId=5546d462533600a40153559159020f76 . Nawet te "czarne" obudowy powstałe poprzez modyfikację np. TO-252, SO-8 jak najbardziej są przykrywane radiatorami. Rozwiązanie musi być skuteczne skoro jest wykorzystywane np. w najwydajniejszych kartach graficznych.

    Wykonanie odpowiedniej jakości PCB z termoprzelotkami nie jest takie proste jakby się mogło wydawać. Zakładając, że układ, którego ciepło staramy się rozprowadzić daje spore obciążenie termiczne a urządzenie ma popracować dłużej jak 2 lata. Dlatego każdy sposób by ulżyć termoprzelotkom jest dobry.

    Jeżeli masz wątpliwości co do tego ile ciepła jest przekazywane przez plastikową część obudowy tranzystora to śmiało dotknij go w tym miejscu chwilę po wyłączeniu zasilania. Jeżeli kiepsko przenosi ciepło to nie masz się czym martwić, nie oparzysz się ;) .
  • Poziom 27  
    Przyklejane radiatory do czarnej obudowy widziałem i stosowałem. Jednak nie potrafiłem pojąć po kiego część metalowa jest od dołu zamiast od góry lub chociaż z obu stron. Przecież do elementu SMD możnaby tak pieknie przykręćic radiator lub jeszcze lepiej przykręcic płytkę PCB górą do metalowej obudowy.
    SMD to wspaniały pomysł, ale jak chcesz się pobawić w układy mocy to okazuje się że jest to mocno nieprzemyślane. Nawet triaki o mocach strat rzędu 5W są wsadzone w tak beznadziejne obudowy. Pełnej mocy nie wykorzystasz bo sie spali, a na mniejszej dochodzi do przedwczesnego zamykania triaka. Brak słów na takie pomysły, lepiej już przylutować odwrotnie zwykły triak THT.


    Co do przewodności ciepła to mam czujniki temepratury i palca parzyć nie potrzebuję. :P
  • Pomocny post
    Poziom 37  
    Tylko widziesz, SMD jest stworzone do wielkonakładowej produkcji. To oznacza, że nikt się nie chrzani i jak zachodzi konieczność to robi się PCB na miedzi znacznie grubszej od 35um. Na dodatek jest sporo wewnętrznych warstw co rozkłada ciepło przez termoprzelotki. Producenci zauważyli niewystarczającą elestyczność w zakresie chłodzenia i wprowadzają nowe typy obudów jak DirectFET. Ceną za to jest brak standaryzacji obudów, każdy producent wprowadz swoje dziwadła.
    5W triak w obudowie SOT-223 albo TO-252 jest jak najbardziej na miejscu. Tylko trzeba sobie umieć z tym poradzić. A to oznacza sporo czytania.

    Spodziwewasz się, że sporo energii cieplnej zostanie przekazane przez obudowę z tworzywa szutcznego to nic nie stoi na przeszkodzie by i od tej strony chłodzić element mocy. Będzie potrzebna taśma termoprzewodząca lub dobra pasta i rasiator na klipsach ze sprężynkami. Zupełnie tak samo jak mocuje się radiatory na płytach głównych albo kartach graficznych.
  • Poziom 27  
    I tutaj się nie zgodzę co do SMD. Ja wracając do lutowania po kilku latach, dosłownie doznałem szoku w zwiazku z SMD. Pamiętam kiedyś całe wieczory marnowane na dorabianiu własnych płytek PCB.
    A teraz okazuje się że za 120zł można kupić najtańszą lutownicę hot-air i na drukarce laserowej zrobić PCB w technologii SMD. Dosłownie jestem w szoku jak szybkie to jest i nieodbiegajace znacząco kosztami od THT. Ba, elementy są nawet tańsze.
    Jedynie pasta kosztuje dość sporo jak na początek. Chociaż na aliexpres ostatnio kupiłem w promocji 10cc za 12zł. Nie wiem jaka jakość ale za pół darmo to do prototypów może być.
    Tak więc SMD może i powstało do produkcji masowej. Ale jest równie przydatne do prototypów jak i produkcji seryjnej. Jedynie te układy mocy nie wychodzą, trzeba robić montaż mieszany aby przykręcić radiator. A wystarczyłoby zapakować elementy mocy do metalowych obudów...
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Tak więc SMD może i powstało do produkcji masowej. Ale jest równie przydatne do prototypów jak i produkcji seryjnej. Jedynie te układy mocy nie wychodzą, trzeba robić montaż mieszany aby przykręcić radiator.

    Przy produkcji masowej pozbycie sie elementów THT i przykręcanych do nich radiatorów znacząco zmniejsza czas montażu, a więc i koszty. Dlatego producenci staraja się rozpraszać ciepło na PCB a jak to nie wystarczy to przy użyciu podkładki termoprzewodzącej z PCB odprowadzić ciepło na obudowę. Albo przykleić niewielki radiator. oczywiście takie metody przestają wystarczać jeśli moc rozpraszana przekracza kilka watów, wtedy trzeba THT i większego radiatora przykręconego na śruby.

    W prototypach i amatorskich konstrukcjach stosowanie klasycznych rozwiązań jest prostsze i mniej pracochłonne.

    Załóżmy że masz do rozproszenia 5W w tranzystorze, robisz proste obliczenia i wychodzi ci że dasz radiator 10K/W do niego przykręcasz tranzystor w TO-220 i więcej sie tym nie zajmujesz.

    A co jakbyś chciał odprowadzic 5W na PCB, Sama PCB to za mało, więc trzeba coś dodać, ale czy wystarczy zwiększyc ilość przelotek? a moze radiator przyklejony do plastikowej obudowy zapewni bezpieczną temperaturę pracy?, a może radiator po drugiej stronie PCB?
    Jak pojąć decyzję żeby mieć pewność że nie upieczesz struktury choć radiator będzie lekko ciepły?
    1. Przeprowadzic symulacje komputerową.
    2. Zbudować model i zmierzyc temperaturę struktury na podstawie któregoś TSEP

    Oba sposoby są nadmiernie pracochłonne jeśli nie planujesz masowej produkcji.

    Ekonomia nie zawsze jest w zgodzie ze zdrowym rozsądkiem, jest taka potrzeba więc producenci masówki sie głowią co zrobić żeby materiały z natury termoizolacyjne ( z których robi się obudowy półprzewodników i płyki PCB) stały się choć trochę termorzewodzące.
    Na starcie mamy przewodność cieplną FR-4 ok 0,3-0,8W/(m*K) - czyli tyle co cegła (pełna), podczas gdy Cu 385W/(m*K) Al 205W/(m*K) Fe 80W/(m*K) SnPb 50W/(m*K) Ja w prototypach, na drodze przepływu ciepła, jeśli jest >1W używam metali, bo po co siegać prawą ręką do lewego ucha, gdy nikt ode mnie tego nie wymaga.