Ich arbeite an einem PCB-Layout für zwei High-Side-Schalter. Sie können unten ein Bild meines aktuellen Layouts sehen.
Das Kupfergewicht der zukünftigen Leiterplatte wird wahrscheinlich 2 oz / ft² (doppelseitig) betragen. Ich benutze zwei p-Kanal-MOSFET (IPB180P04P4). Ich erwarte 10 Ampere für den MOSFET auf der rechten Seite (ich wähle sehr nahe am minimalen Platzbedarf, Pd ungefähr 0,2 W) und 15 Ampere (U2, Spitze bei 30 Ampere, Pd ungefähr 0,45 W, max. 1,8 W) für den MOSFET links (U1, 8 cm² Kupfer).
IC1 ist ein Stromsensor.
Die Klemmenblöcke (U15, U16) sind vom Typ: WM4670-ND auf Digikey .
Um so viel Strom auf diese Art von Leiterplatte zu ziehen, sagte mir einer der Online-Rechner, ich brauche 20-mm-Leiterbahnen. Um Platz zu sparen, habe ich beschlossen, diese große Spur in zwei Spuren aufzuteilen (eine oben und eine unten). Ich verbinde beide Spuren mit einem Muster von Durchkontaktierungen (Bohrergröße 0,5 mm auf einem Raster von 2x2 mm²). Ich habe keine Erfahrung mit dieser Art von Layout, also habe ich mir andere Boards angesehen und eine Dimension aufgegriffen, die mir fair erschien. Ist dieses Via-Muster der richtige Weg?
Unter den MOSFETs verwende ich die gleiche Art von Muster, jedoch mit einer kleineren Bohrergröße von 0,3 mm, um den thermischen Übergang herzustellen. Fließt das Lot bei dieser Größe besser? Keine der Durchkontaktierungen ist bisher gefüllt ...
Ich denke auch darüber nach, keine Lötmaske auf diesen Spuren zu haben, das heißt, etwas Lötmittel auf das Kupfer aufzutragen.
Ich mache mir auch Sorgen um die Pads der MOSFETs. Ich habe mich entschieden, sie nicht mit Kupfer zu bedecken. Ich dachte, das Gerät könnte sich auf diese Weise selbst zentrieren, aber das könnte wahrscheinlich den Widerstand erhöhen ...
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Danke dir !
BEARBEITEN 1
Ich habe das Design leicht verbessert. Ich habe weitere Durchkontaktierungen unter den Wärmeleitpads der MOSFETs hinzugefügt. Unter den MOSFETs befindet sich blankes Kupfer (wenn ich in Zukunft einen Kühlkörper hinzufügen möchte).
Bitte zögern Sie nicht zu kommentieren! Danke im Voraus !
BEARBEITEN 2
Ein neues Update zu diesem Design. Ich habe die Kupferfläche um die Leitungen der MOSFETs vergrößert. Das sollte den Widerstand dieser Spuren verringern.
Ich habe weitere Durchkontaktierungen zwischen der oberen und der unteren Ebene hinzugefügt, um die aktuelle Verteilung in diesen Ebenen zu verbessern.
Ich fragte den Hersteller, ob ich Durchkontaktierungen unter den Geräten hätte anschließen können, um die Wärmeableitung zu verbessern. Er sagte mir, das sei duable.
Ich glaube nicht, dass ich noch etwas ändern werde. Das war meine beste Vermutung, also kann ich es versuchen, wenn niemand einen Kommentar hat.
Antworten:
Ich bin gespannt, wie Sie Ihre Verlustleistungszahlen abgeleitet haben. Auf dem Datenblatt sieht es aus wie 10 Uhr 200 mW (12 Grad Temperaturanstieg), 30 Ampere, 2,5 W mit einem 90 Grad Temperaturanstieg (angesichts des Rthja von 40 Grad / W, der auch bei 6 cm ^ wahr zu sein scheint 2 des PCB-Bereichs).
Das heißt, wenn Sie viel Wärme aus Ihren FETs ziehen möchten, können Sie ein 0,250-Zoll-Durchgangsloch darunter bohren lassen und dann einen Kupferbutzen verwenden, der sich durch das Loch erstreckt und die Rückseite des Gehäuses berührt könnte auch einen Kühlkörper auf die Oberseite kleben, aber es ist nicht so effektiv zu versuchen, durch das Gehäuse zu leiten.
Bei Ihren Layoutfragen sieht es aus wie eine 6-mil-Spur für alle Quell-Leads. Bei 30A wäre das eine schlechte Wahl, im Vergleich dazu schauen Sie in eine 30A-Sicherung :-) Das bedeutet, dass Sie auf dieser Spur eine gewisse Erwärmung bekommen. Unabhängig davon, welche Spurbreite Sie auswählen, führen Sie die Berechnung auf dem von Ihnen gewählten Kupferpegel durch und berechnen Sie anhand des aktuellen quadratischen x-Widerstands, wie viele Watt diese Spur verbraucht.
Sie benötigen nicht alle Durchkontaktierungen, die Sie auf dem Pad haben. 5 würde ausreichen, um eine thermische Verbindung von oben nach unten herzustellen. Ich habe gesehen, dass Leute nur einen benutzen, aber Sie verlassen sich stark auf die Platte, obwohl das Loch in diesem Fall.
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Sie könnten in Betracht ziehen, die Lötmaske über den Hochstromspuren zu entfernen und die Hash-Beschichtung ein wenig verdicken zu lassen (und möglicherweise die Durchkontaktierungen zu füllen?).
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Verwenden Sie eine Aluminium-Substrat-Leiterplatte, wenn Sie so viel Kühlleistung benötigen. Das ist eine Menge thermischer Durchkontaktierungen. Ich glaube nicht, dass viele Proto-Shops dies ohne zusätzliche Bohrkosten schaffen werden.
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