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[参考译文] TPS7A94:热性能

Guru**** 649970 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS7A94, TPS7A94EVM-046, TPS7A57
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1175231/tps7a94-thermals

器件型号:TPS7A94
主题中讨论的其他器件: TPS7A57

您好!


一个问题:TPS7A94 数据表未提供热性能所需的特定数量的铜、因此该器件的运行温度足以满足电流规格。  

 TPS7A94EVM-046板上有相当多的铜。  似乎所有四层都是散热策略的一部分。

EVM 板的尺寸为2.85 x 3.35英寸、因此尺寸为9.55英寸^2。   

是否有较小电路板所需的铜量指南? EVM 的一半数量是否足够或是另一个比例因子?

Dennis Brown

 

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    尊敬的 Dennis:

    EVM 主要用作法拉第笼、并屏蔽环境中的任何噪声。  有时、由于环境中的某些因素会影响测量结果、我们的客户很难重新创建我们的噪声测量结果。由于 TPS7A94是有史以来产生的噪声最低的 LDO、因此我尽了一切努力使 EVM 抗噪。  这种屏蔽的一个很好的副作用是用于散热的铜。  

    我们的热指标是根据 JEDEC 标准(2s2p)计算的、但在许多情况下、用户所用铜的数量比2s2p 设计多。  增加 PCB 铜会降低热阻、直到达到所谓的"热饱和"设计。  以下应用手册提供了可能对您有所帮助的其他信息。  EVM 可能接近热饱和设计、因此需要采取额外步骤来冷却 TPS7A94、例如强制通风冷却或应用于 PCB 的散热器(例如金属机箱、该机箱通过暴露的 PCB 铜缆与 LDO 紧密连接)。

    https://www.ti.com/lit/an/spra953c/spra953c.pdf?ts=1669656889240

    在实践中、如果您计划在 PCB 设计中包含更多铜、并且如果根据该热阻计算出的结温满足您的需求、则可以将 JEDEC 2s2p 规范用作保守值。  如果您需要比 JEDEC 2s2p 低得多的热阻、则应改用热饱和设计。  如果您有软件来执行此操作、我会尝试在 PCB 上执行热仿真。  或者、您也可以使用此应用手册对实际热阻抗的原型进行测量:

    https://www.ti.com/lit/an/slva422/slva422.pdf

    谢谢、

    斯蒂芬

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    感谢 Stephen 的答复。   

    我的电路板上有三个 TPS7A94,大约为1英寸 x 3英寸(更具体地说是0.7英寸 x 2.7英寸)。  选择器件时考虑了噪声特性(或缺失)。  在任何情况下、它们都非常热。  PCB 为6层、两层(我相信1oz 铜)专门用于接地。  虽然可能还有其他金属有助于散热、但最终还没有足够的金属来提供真正的帮助。  这是我询问是否有指南说明使用此器件的 PCB 上需要多少铜。  相比之下、该器件的 EVM 是一个相对较大的电路板。  我非常感谢 EVM 具有大量用于噪声抑制的铜、但这也有助于改善热性能。  就我的布局而言、较短板边沿的一侧有三个器件。  

    我还没有对三个器件的电流消耗进行任何测量、但我认为应用不会消耗1安培的器件限值。   散热器可能是可行的、但这些器件非常小、因此我对成功持怀疑态度。  我确实认为它们可以正常工作、但由于电路板非常小、因此可能存在尺寸限制。  过去、TI 确实发布了某些器件封装所需的铜面积的相关指南。  也许这个封装也有一个?

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    尊敬的 Dennis:

    啊、如果我理解正确的话、您正在寻找类似这个图的东西(这不是 TPS7A94、它是从 TPS7A8300获取 的、只是在这里用作示例):

    如果您需要 TPS7A94的类似功能、我可以提交热建模请求以生成该请求。  这些请求的周期时间为2周。  请告诉我这是否可行、我将提交文件。

    谢谢、

    斯蒂芬

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    尊敬的 Stephen:

    我不知道 TI 有一个页面、但这里是 TI 热量计算器、您说  TPS7A94没有加载到此数据库吗?

    https://www.ti.com/design-resources/design-tools-simulation/models-simulators/pcb-thermal-calculator.html

    也许我错了、但  TPS7A94封装似乎是独一无二的、因为没有其他器件采用 WSON 10引脚 DSC 封装?  我可以使用足够接近的设计来获得近似值。 12引脚等类似的东西是可以的。   

    我的结尾似乎是铜没有足够的空间来处理热量、而只是一个尝试改进这一点的问题。

    这是板上器件的屏幕截图。  在如此小的空间中使用其中的三个器件、热器件就变得复杂了。

    对于热建模提交请求、我可以接受。  

    在不久的将来、我真的只是希望确认、是的、这里没有足够的铜、 这是我们关注的一部分。  在不改变电路板尺寸的情况下、可以使用风扇或散热器。

    Dennis Brown

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    您好 Dennis、

    正确、TPS7A94未加载到该工具中。  如您所见、当您搜索"TPS7A"并查看可用选项时、TPS7A94可能过于新、无法在工具中使用。  我不知道可以使用其他 LDO 的任何近似值。  还有几个新器件也不在这里(例如 TPS7A57)。  我将提交一个热建模请求、以将其纳入工具中。

    正确的是、如果您的设计变得太热、则需要额外的铜来进行散热。  您有2个大孔、如果这些是支柱、您可以尝试将其从丙烯酸更改为金属支柱。  如果它们是螺栓孔、那么当将 PCB 拧入金属机箱时、查看问题是否消失将会很有趣。  任一选项都将在不更改设计的情况下添加更多金属、但似乎 GND 未连接到孔、因此您需要在可能的情况下执行此操作。  我认为、将这些孔连接到电路板两侧的 GND、然后连接到机箱、甚至金属支架、将对您有所帮助。

    我会尝试从上到下布局一个实心 GND 平面以及尽可能多的接地铜。  当外层散热但内层散热时、您希望在 PCB 的两侧都有这种情况。  我读过、雾黑色阻焊层辐射的热量要比其他颜色好、但我尚未完成任何科学实验、研究这一点-这是您可能希望了解的内容、互联网上有相关资源。  我希望中间的 LDO 比外部的 LDO 热一点、尤其是在您可以使用金属支架或将 PCB 与具有这些孔的金属机箱进行螺栓连接的情况下。  

    谢谢、

    斯蒂芬

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    尊敬的 Stephen:

    这两个孔是镀通孔、但未连接到任何层。  这是我要研究的东西。  否则、我会同意螺钉将成为散热路径并有所帮助。  我必须做一个实验或。

    值得一提的 Matter 阻焊层。  我将不得不看看这是否可能。  任何替换都没有更多金属来处理散热。  

    感谢你的帮助。  我想我们可以把它关闭。

    Dennis Brown

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    可以实现更多选择-使用金属 PCB 进行 LDO 面积、将输入和输出引脚焊接到基板。 如果单侧 PCB 可用于布局、它将处理热量。