[参考译文] CSD17573Q5B：如何在高功率直流/直流设计中冷却 MOSFET？

您好、Ravid、
感谢您提出问题并关注 TI MOSFET。 首先、让我向您介绍以下博客： e2e.ti.com/.../understanding-mosfet-data-sheets-part-6-thermal-impedance。 接下来、让我们回顾一下功率损耗计算。 对于 PoUT = 160W @ 94.5%效率：引脚= Pout/eff = 160W/0.945 = 169.3W、而 PDI =引脚- PoUT = 169.3W - 160W = 9.3W。 比您的计算高出0.5W。 我有几个问题：(1)如何估算 FET 中的功率损耗、(2)在哪里测量的 FET 温度为77摄氏度？ TI 通常测量封装底部漏极焊盘上的外壳温度。 客户通常会在非常靠近器件的 PCB 上或使用 IR 摄像头或热电偶在外壳顶部进行测量。 根据测量温度的位置、您可以计算结温为 Tj = Tcase + Pdis x Rtheta (j-c)。 使用数据表中的0.8degC/W 值(到外壳底部)、我计算出您的应用中的 Tj 为77degC + 3.2W (0.8W/degC)= 79.6degC。 大部分热量通过封装背面的大焊盘散发。 因此、如果您测量外壳顶部的温度、结温仍将比外壳高几度。 例如、如果我估计80%的功耗通过底部、则通过外壳顶部的热量为0.2 x 3.2W = 0.64W。 通过外壳顶部的典型热阻抗为~15摄氏度/瓦 然后 Tj = 77°C + 0.64W (15°C/W)= 86.6°C。

在 CSD17573Q5B 数据表中、TI 根据25°C 的环境温度和40°C/W 的典型 Rtheta (j-a)规格将最大功率耗散限制为3.2W 这将得出大约150摄氏度的最大 Tj。

您可以最大限度地扩大 FET 内部和周围的铜面积、并在大型焊盘中使用散热过孔将热量散发到内层。 请访问此页面以获取更多有用的提示： www.ti.com/.../midlevel.tsp

最后、大多数客户会根据其可靠性要求将最大 Tj (150摄氏度)降低10 - 40摄氏度。 这相当于最大工作 Tj 为110摄氏度至140摄氏度。 我看到的典型工作结温范围为115摄氏度至125摄氏度。

您好、Ravid、
您能否分享对直流/直流转换器的要求：输入电压、输出电压、输出电流、开关频率、输出电感值和最高环境温度？ 我可以运行一些功率损耗估算。 您是否在高侧和低侧使用相同的 FET？

你(们)好

感谢您的快速响应！

我认为我在预览消息中没有很好地解释自己。 我的意思是引脚为160W、Pout 为151.2W、因此效率为94.5%、但非常接近您的计算。

我在高侧 MOSFET 的顶部外壳上测量了77c (比低侧 MOSFET 高大约10c)。

以下是我对直流/直流转换器的要求：

输入电压- 17.5V

输入电流-高达9.5A

输出电压- 9.5V

输出电流-高达16A

SW 频率- 500kHz (最小475Khz、最大525Khz)

输出电感器- 10uH

CSD17573Q5B 用于高侧和低侧

BTW I 无法更改 SW 频率。

谢谢！

您好、Ravid、
对于此设计、您选择了我们的低 RDS (on)和高侧和低侧栅极电荷 FET 之一。 虽然这将最大程度地减少导通损耗、但也会增加高侧 FET 中的开关损耗和两个 FET 的栅极驱动损耗。 我一直使用我们的在线工具(www.ti.com/.../fetpwrcalc) 来估算功率损耗、CSD17573Q5B 由于开关损耗过大、因此不是高侧 FET 的最佳选择。 我可以推荐替代器件、这些器件将降低 FET 的总体功率损耗、并且很可能有助于降低高侧 FET 的温度。 您能否提供栅极驱动电压(我假设为5V)以及您使用什么 IC 来驱动 FET？ 如果您无法共享 IC 器件型号、请为高侧和低侧驱动提供上拉/下拉驱动器电阻。

你(们)好
栅极驱动电压为5V。
两个 MOSFET 的上拉导通电阻为2 Ω、下拉电阻为0.5 Ω。
谢谢

我在上一个回复中的器件型号不正确。 应为 CSD17376Q5B。

抱歉、CSD17576Q5B。

好的、很好、我将尝试使用您推荐的 MOSFET。
感谢您的支持！