0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

外壳的构造和配置如何影响功率MOSFET器件内部的工作温度

汽车电子工程知识体系 来源:汽车电子硬件设计 作者:汽车电子硬件设计 2020-11-17 14:32 次阅读

5.1介绍

在前一章中考虑了不同的PCB和器件配置对热行为的影响。通过对多种情况的分析和比较,可以得出许多关于提供LFPAKMOSFETs散热片冷却的最佳方式的结论。

在第4章中考虑的所有PCB配置都有一个共同点——它们都在20℃的环境温度下的自由空气中。方案中没有包括外壳。然而,在大多数实际应用中,我们可能不会有没有PCB外壳。为了保护PCB不受环境因素的影响,再加上可能考虑到电磁兼容性(EMC),几乎可以肯定的是,PCB将被安装在某种形式的外壳内。不可避免地,外壳会干扰PCB周围空气的自由流动,因此也会对系统的热性能产生影响。

在这一章中,我们将仔细观察一个外壳的构造和配置如何影响功率MOSFET器件内部的工作温度。将要考查的因素包括:

•外壳材料和外壳表面处理

•上壳,下壳和周围的内部间距PCB

•PCB的底部冷却(即PCB的底部表面与外壳的内部表面接触)

•MOSFET器件的顶部冷却(器件顶部与外壳的内部表面接触)

•封装在封装内部的作用,即PCB周围的气隙部分或完全被封装化合物填充

•靠近舱壁的“模块”

为了使可能的变量数目合理化,我们将只考虑一种PCB配置,取自第4章。附件加上

PCB将在以后被称为“模块”。

与第四章一样,本章的热设计实验是利用热vwin 软件进行的。这些模拟使用了MOSFET 模型,这些模型已经根据经验数据进行了验证,并且已知能够精确地模拟真实器件的热表现。

用于进行设计实验分析的热模拟软件是Mentorgraphic(Flomerics)“FloTHERM”软件包。设计实验中使用的器件模型可以从Nexperia的网站上免费下载

5.2模块模型

5.2.1PCB特点

为了尽量减少可能变量的数量,我们将只考虑一个PCB配置,取自4.5.4节。PCB如图1所示。

图1:PCB模型

PCB的主要特点是:

•整体PCB尺寸80mmx120mm,厚度1.6mm标准

•FR4 PCB材料

•1盎司/35µm铜层厚度

•顶层铜-每个器件15mmx15mm的面积,连接到器件Tab(如图)底部铜-每个器件也15mmx15mm的面积,通过散热过孔连接到顶层铜

•内部层-平均50%的面积覆盖

•散热过孔-在每个器件下,5×4散热过孔的图案为0.8mm内径器件间距d=25mm

•每台器件的功耗为0.5W

第四章指出单个Mosfet的位置对他们的运行温度的影响很小,影响只有大约±1℃。

5.2.2外壳特点

在本章的整个过程中,将会有一些不同的外壳特征。但是,一些通用的特性将始终保持不变:

•外壳是完全密封的,没有孔或缝。

•外壳的壁厚为2mm,与外壳材料无关。

•外壳能够通过对流、传导和辐射机制向外界环境散失热能。

在本设计指南中可能会考虑到几种不同的外壳材料。为了将变量的数量保持在可控的水平,同时还提供了对典型材料的有用的现实分析,我们将把重点限制在以下三个变量上,如表1所示。表1概述了外壳材料及其性能

表面辐射适用于外壳的内外表面。

图2显示了一个示例模块。注意,外壳的顶部和一侧都是透明的,这样可以看到PCB的位置。

图2所示一个模块

5.2.3轴命名约定

在本章中,我们将考虑在三个空间方向上移动或调整物体尺寸的影响。因此,我们需要一个引用这些方向的约定,如图2中的箭头所示。

例如,当我们在PCB (x方向)的短边增加PCB和外壳之间的间隙时,这将被称为“x-gap”。同样,PCB上面和下面的间隙将被称为“y-gap”,等等。

5.2.4周围的环境

该模块位于具有以下特征的环境中:

•在20℃的环境温度下,该模块被自由空气包围

•没有应用的气流,尽管该模块能够通过外部表面的自然对流过程产生气流

•通过对流、传导和辐射过程,环境可以自由地与模块交换热能

5.2.5潜在的热路径

有许多可能的路径,热量可以通过PCB传播。这些路径利用了传导、对流和辐射的三种传热机制,如图3所示。

图3:潜在的热路径

责任编辑:lq

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表德赢Vwin官网 网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • pcb
    pcb
    +关注

    关注

    4281

    文章

    22699

    浏览量

    392123
  • MOSFET
    +关注

    关注

    142

    文章

    6845

    浏览量

    211407
  • 散热片
    +关注

    关注

    0

    文章

    98

    浏览量

    16704

原文标题:PCB外壳对PCB热设计的影响因素

文章出处:【微信号:QCDZYJ,微信公众号:汽车电子工程知识体系】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    MOSFET器件参数:TJ、TA、TC到底讲啥

    在本文中,我将分享关于 MOSFET中几个关键 温度参数的计算方法:TJ(结温)、TA(环境 温度)和TC( 外壳 温度)。 1.
    的头像 发表于08-15 17:00 1087次阅读
    <b class='flag-5'>MOSFET</b><b class='flag-5'>器件</b>参数:TJ、TA、TC到底讲啥

    如何降低变换器的工作温度

    工作温度不仅会降低变换器的效率,还可能加速元 器件老化,缩短变换器的使用寿命,甚至引发故障。因此,采取有效措施降低变换器的 工作温度至关重要。以下将从多个方面详细阐述如何降低变换器的 工作温度
    的头像 发表于08-14 17:23 189次阅读

    功率mosfet工作于什么区

    功率 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)是一种广泛应用于电力电子领域的半导体 器件,其 工作原理与普通
    的头像 发表于07-11 15:12 387次阅读

    超级电容器的工作温度65℃跟85℃的区别

    超级电容器通常可以在较广泛的 工作温度范围内正常运行,一般的 工作温度范围为-40°C至+85°C之间。这意味着超级电容器可以在较低温冷冻环境下以及较高温环境下都能正常 工作,适用于各种不同的应用场
    的头像 发表于06-30 08:16 517次阅读
    超级电容器的<b class='flag-5'>工作温度</b>65℃跟85℃的区别

    工业控制器的工作温度范围是多少

    控制器的 工作温度范围是一个非常重要的指标。 本文将详细介绍工业控制器的 工作温度范围,包括不同类型工业控制器的 工作温度范围、影响 工作温度范围的因素、如何选择合适的工业控制器以及如何保证工
    的头像 发表于06-16 14:44 822次阅读

    功率MOSFET、其电气特性定义

    (on)-V_GS 特性 (2SK3418) 功率 MOSFET的破坏机理及对策雪崩破坏模式ASO(安全操作区) 内部二极管损坏由于寄生振荡而损坏栅极浪涌、静电破坏 功率
    发表于06-11 15:19

    聚徽触控-工控一体机的可适应的工作温度

    工控一体机为了适应各种复杂的工业环境,通常具有较宽的 工作温度范围。具体来说,工控一体机的 工作温度范围因机型、品牌、 配置以及特定的设计用途而有所不同。
    的头像 发表于06-03 17:28 274次阅读

    关于DC/DC电源模块的工作温度问题

    关于DC/DC电源模块的 工作温度问题 BOSHIDA DC/DC电源模块是一种将直流电源转换为其他电压或电流级别的设备。它通常由输入端、输出端、电感、开关管等部件组成。 工作温度是影响电源模块性能
    的头像 发表于03-07 10:52 542次阅读
    关于DC/DC电源模块的<b class='flag-5'>工作温度</b>问题

    FP6151内置内部功率MOSFET产品手册

    德赢Vwin官网 网站提供《FP6151内置 内部 功率 MOSFET产品手册》资料免费下载
    发表于01-15 14:47 0次下载

    如何定义光模块的温度?为什么工作温度对光模块很重要?

    如何定义光模块的 温度?为什么 工作温度对光模块很重要?光模块的 工作温度会受到哪些因素的影响? 光模块是用于光通信、数据通信以及医疗设备等领域中的设备,其 工作温度是指光模块在正常运行过程中
    的头像 发表于12-27 10:56 749次阅读

    IC长时间工作温度多少合适?

    集成电路(IC)的长时间 工作温度应该控制在其额定 工作温度范围内。
    的头像 发表于11-29 09:23 1110次阅读

    在储存温度工作器件是否会损坏?

    如果 器件的最高 工作温度为85℃, 器件的储存 温度为125℃,请教此 器件如果在通电状态下,且 温度达到
    发表于11-17 13:24

    开发板的工作温度在什么范围?

    一般开发板 工作温度在什么范围啊
    发表于11-08 08:15

    功率MOSFET内部结构和工作原理

    MOSFET中文名为金属-氧化物半导体场效应晶体管,简称金氧半场效晶体管或MOS管,可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。而 功率 MOSFET则指处于 功率输出级的
    发表于11-03 09:38 324次阅读
    <b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>MOSFET</b><b class='flag-5'>内部</b>结构和<b class='flag-5'>工作</b>原理

    功率MOSFET功耗计算指南

    功率 MOSFET是便携式设备中大 功率开关电源的主要组成部分。此外,对于散热量极低的笔记本电脑来说,这些 MOSFET是最难确定的元件。本文给出了计算 M
    发表于09-06 09:14 907次阅读
    <b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>MOSFET</b>功耗计算指南