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您将无法仅通过铜走线散发那么多的热量,从而无法吸收热量。(SOT-89还是很小的包装,您确定该特定包装中的特定部分额定功率为3W吗?)
我使用D-Pak尺寸的封装,在四层上有大量的铜,并在过孔阵列中尝试为设备提供大量的铜用于散热片。
这对于低占空比负载相当有效,但对于连续负载应用却不起作用(对空气有很高的热阻)。对于高散热要求,您需要散热片和在其上移动的空气,并且除非您以与我所知不同的方式构建电路板,否则您将需要散热器来安装这些散热片。
我确实意识到这并不是直接回答您的问题,而是您可能需要考虑的问题。
您可以在线性稳压器之前放置一个降压转换器,而不是耗散大量能量。以低于线性稳压器所需电压的电压获得降压输出。
这不仅会减少您必须消散的热量,而且还会提高设计效率。
就散热而言,我倾向于将多个通孔直接放置到我的接地层。接地层似乎非常善于散热。如果您使用4+层板并且内部具有接地层,则散热几乎不会那么好。
其物理定律。您需要通过具有大热阻的器件来耗散3W功率,这会导致温度上升。使用铜走线可以将热量从表面安装器件带走到印刷电路板中。但是热量仍然需要沉没。
对于SOT223器件,它们的Rj-a为91 K / W,这意味着在两到三瓦的情况下,可以预期温度会升高273K。这将煮您的设备。Rj-s(结点到焊点的电阻)为10 K / W,因此,只要您的电路板可以散热,设备的温度将比环境温度高30K。
如果您的电路板安装在金属外壳中,则可以进行一些设计工作,将电路板上的大散热垫与金属外壳上的岛对齐。
/---\ hot device
================================== PCB
_______/ \______/ \______ Metal enclosure
在每层上使用带有大量通孔的大型铜焊盘将有助于传递热量。唯一的另一个问题是将电路板夹在金属外壳上,并施加足够的压力和导热胶,使电路板可以将热量传导到外壳中。
这样做可以有效地将热量从组件传递到板上,再传递到外壳中。因此,外壳实际上成为了散热器。
如果板上没有散热器,则可以将Rj-a从91 K / W降低到更低的值。这个值是多少,您将需要通过实验确定。用其上的器件制作一个简单的电路板,并在每一层上加散热孔的导热垫,然后将通过该器件运行的功率从不到1瓦缓慢增加到2/3瓦,并使用热库,记录板子和设备上的温度。这将使您能够计算电路板上设备的Rj-a。
是的,您可以使用主板冷却设备。请注意,这样做需要相当大的表面积。不要指望整个电路板都会给组件带来散热效果,例如,如果其卡舌位于接地层上。我相信,唯一的有效面积在6厘米至8厘米之间。
您通常在那些平面中看到的通孔或小孔是热通孔。在电路板的另一侧也可能有一个铜平面。它增加了散热能力,但是当您在内部制作自己的电路板原型时可能很难制造。孔不能那么大(大约十分之几毫米)。
前几天,我做了一个开关稳压器,也需要一些散热。它在TO-263机壳中,该机壳稍大一些。但是无论如何,National的数据表在第4页和第5页上指定,在1平方英寸的铜面积上,I的冷却电阻为26C / W。那是JA,还不错。如果耗散3W功率,将比环境温度高75C,这已经足够了。在这种特殊情况下,我是在业余蚀刻机上制作PCB的,所以我把面积扩大了两倍,因为很难连接到pab上。
在研究SOT-223封装开关晶体管的相同问题时,我偶然发现了《安森美半导体焊接和安装技术参考手册》(在此处查找:http : //www.onsemi.com/pub_link/Collateral/SOLDERRM-D.PDF)。这是一本有关散热和安装注意事项的文章汇编,其中包括数十种常见封装类型(包括SOT-223)的封装。它还包括有关如何准备PCB散热片安装座,导热油脂以及其他我以前没有考虑过的技术的文章。该文件最近于2014年7月修订。
我发现值得一看。