ZHCAB20 November   2020 LM61460-Q1 , LM63615-Q1 , LM63625-Q1 , LM63635-Q1 , LMR33620-Q1 , LMR33630-Q1

 

  1.   摘要
  2.   商标
  3. 引言
  4. 热管理的目标
  5. 结温计算
    1. 3.1 稳压器结温 (TJ)
    2. 3.2 环境温度 (TA)
    3. 3.3 功率损耗 (PD)
    4. 3.4 热阻 (θJA)
      1. 3.4.1 热指标
  6. 封装类型
  7. PCB 铜散热器
  8. PCB 布局技巧
  9. 估算和测量 θJA
    1. 7.1 简单指南
    2. 7.2 数据表曲线
    3. 7.3 简化热流电子表格
    4. 7.4 在线数据库
    5. 7.5 热仿真器
  10. 测量热性能
    1. 8.1 热像仪
    2. 8.2 热电偶
    3. 8.3 内部二极管
  11. 热设计示例
  12. 10结论
  13. 11参考文献

封装类型

封装类型对热性能具有重大影响。在下面的讨论中,封装分为两大类:底部有裸片附接焊盘 (DAP) 的封装和底部无 DAP 的封装。当然,不同封装之间还有更多的区别和其他重要功能的差异,但从散热角度来看,这一区别最为重要。例如,LMR33630 可同时采用 HSOIC 和倒装芯片(或 HotRod™)QFN 封装,如图 4-1 所示。

GUID-20201105-CA0I-6DNM-FP3S-RFPWHNC3DDBL-low.png图 4-1 LMR33630-Q1 封装类型.

对于该系列器件,图 4-2 显示了两种封装之间 θJA 的差异。这些值基于 JEDEC 标准板,很明显,HSOIC 封装的热阻低得多。不利之处也是显而易见的;在本例中,HSOIC 封装的面积是倒装芯片 QFN 面积的三倍以上。与完全暴露引脚的较大封装相比,将 QFN 封装组装到 PCB 时需要更加小心。图 4-3图 4-4 帮助解释了这两个示例封装之间的热阻差异。HSOIC 具有一个直接附接到稳压器裸片的大金属散热板(即 DAP)。相应地,DAP 被焊接到 PCB 铜散热器上。这提供了从裸片(热发生器)到散热器和外部环境的一种非常低的热阻路径。因此,大约 80% 的热量流经 DAP,20% 流经引线,而极少的热量流经塑料。这使得 DAP(通常为电气接地)下的铜能够非常有效地散去封装中的热量。

使用倒装芯片封装时,裸片(或基板)背面朝上,远离 PCB。到 PCB 的唯一金属连接是通过封装引脚实现的。这迫使热量通过一种非常受限的路径流动,并会增加有效热阻。这还表明,到引脚的铜路径应尽可能发挥作用,以便充当散热器。对于直流/直流转换器而言,VIN、GND 和 SW 引脚在散热方面最为有效,应使其较宽。

当然,这些只是设计人员可用的电源封装类型的两个示例。TI 提供的许多封装类型同时具有良好的热性能和小尺寸优点。例如,符合汽车类标准的 LM63635-Q1。该器件采用 3.00mm x 3.00mm 的小型 WSON 封装,带有 DAP;可提供与大得多的封装相当的性能。

请注意,JEDEC 标准板过于强调了倒装芯片 QFN 和 HSOIC 之间的差异。在许多实际应用中,这两种封装之间的总 θJA 值是可以相比的。倒装芯片 QFN 与带有 DAP 的封装相比,将需要更多的 PCB 铜面积。在任何情况下,如前所述,表中给出的 θJA 值不会用于设计目的。

GUID-20201105-CA0I-5XKR-VTQ1-NT4K6BFSQJL5-low.gif图 4-2 HSOIC 和 VQFN 封装性能比较.

GUID-20201105-CA0I-JGGK-65QS-FPRHGN6B8GGS-low.gif图 4-3 HSOIC 封装中的典型热流.

GUID-20201105-CA0I-JNKF-QKHM-N9JZ9WLXRZCC-low.gif图 4-4 VQFN 封装中的典型热流.