MOS管散热设想经历分享图文-KIA MOS管

MOSFET的生效良多都是由于过热致使的，那末在选件选型，电路设想及PCB规划时就要非分特别注重利用环境和设想余量，确保MOSFET的Tj不会跨越其最大值。

MOSFET散热设想必然要注重的几个经历：

数据手册中的热阻值实在没甚么用

并不是散热铜箔面积越大，散热成果就会好

在元件正下方设置无电气毗连的铜箔对散热也是有赞助的

过孔越多，散热成果不必然越好

元件之外的温度影响不容轻忽

1. 数据手册中的热阻值实在没甚么用

在数据手册中凡是会列出MOSFET 热阻值Rth(j-a)和Rth(j-mb)

Rth(j-a): 指器件结点（die）到四周环境的热阻。能够懂得为是MOSFET元件本身的固有属性，没法经由过程外界的方法加以改良；

Rth(j-mb): 指器件结点到焊接衬底的热阻。焊接衬底凡是界说为焊接到 PCB 的点，也是独一重要的热传导途径。

但要注重的是，表格中给出的值是有测试前提的，若是不是一样的测试前提，热阻值将会差别。如表格上面的正文中明白提到焊接在FR4范例的PCB上，只要一层铜箔，铜箔外表是镀锡的，并且接纳的是规范的焊盘封装。

但是在现实的PCB规划上，根基上都不是只要一层铜箔，也有能够用不镀锡的OSP材质的PCB，以是数据手册中的数据是相对不能间接利用在现实产物的温度计较中的，而是要按照现实的电路耗损和PCB规划环境经由过程仿真或丈量的体例来取得实在可托的温度Tj数据。

2. 并不是散热铜箔面积越大，散热成果就会好

经由过程上面的仿真模子来看一看散热铜箔面积与元件Tj的干系。

上面的仿真模子为一个MOSFET器件焊接在了尺寸为 40 x 40 mm，FR 4 材质的 PCB 上，元件上面的间接相打仗的铜箔为边长x mm的正方形，四周环境温度为20°C。

颠末扩展焊盘铜箔的边长，不时地停止Tj的仿真，绘制出上面的曲线。能够看出：

结点温度Tj很大水平上依靠于边长x，或说是单层铜箔的面积。

但跟着铜箔面积的增大，Tj的降落将放缓，增大到必然面积后，Tj将不再受铜箔面积的影响。这也展现了“成果递加法例”的事理。

以是并不是焊盘的铜箔面积越大，元件的散热成果就越好。

3. 在元件正下方设置无电气毗连的铜箔对散热也是有赞助的

上面展现了一层PCB板，将散热铜箔面积增添到必然巨细以后，散热成果将不再较着。那末这时候咱们就能够将PCB板变为两层板，并在元件的正下方增添响应的铜箔赞助散热，即便不电气毗连的过孔也是有赞助的。

基于第二局部的仿真模子，在元件的正下方设置面积为25mm x 25mm的铜箔，经由过程变更顶层焊盘铜箔的面积，发明即便不电气毗连性的铜箔也是对散热是有赞助的。

缘由能够懂得为热是经由过程热辐射的体例停止高低层之间的传导的。

经由过程上面的仿真成果图，当顶层元件密度较高时，能够斟酌将顶层铜箔面积从 25 x 25 mm 减小到约莫 15 x 15mm，而后在底层增添25mm x 25mm的铜箔，如许就能够保障不异的热性机能（Tj都是56°C摆布）。

4. 过孔越多，散热成果不必然越好

普通来说在器件下方插手过孔能够晋升热机能，但咱们却很难晓得须要加几个过孔才是最好的计划。增添过孔时要斟酌EMC和PCB本钱两个方面，做到与散热机能的均衡。

EMC：斟酌到EMC向外辐射及旌旗灯号相互串扰的途径，普通须要PCB中有一层完整的地立体用来屏障，但过孔的增添必将会将粉碎地立体的全体性。

PCB本钱：每个过孔都是由钻头钻出来的，以是会增添PCB建造的本钱。

上面的仿真成果图表了然从器件上面无过孔到器件上面有 20 个过孔，器件的Tj有较着的降落。这清晰标明，热能从 MOSFET 散热片经由过程过孔传导至第四层，其成果同预感的完整分歧。

但也能够发明，固然在器件上面慢慢增添了过孔的个数（由20增添到了77个）却不致使Tj额定的降温。这是由于咱们插手更多的过孔，固然使得 PCB 板的层与层之间的热传导增添，但同时也减小了能够裸露在氛围中与器件打仗的第一层 PCB 铜箔的面积。

是以咱们并不看到热机能方面大幅晋升。是以论断是经由过程插手过孔能够进步散热机能，但持续插手过量的过孔，对散热机能不会有较着的晋升。

5. 元件之外的温度影响不容轻忽

MOSFET连系点温度Tj是由本身发烧所产生的温度和环境温度配合构成的。

想方法更好地散热的同时也要注重到元件之外的温度，如：

产物地点的环境温度：普通为客户需要，不能变动。

元件四周是不是有其余高功率，大发烧量的器件：这会经由过程热辐射的体例来晋升元件四周的温度，形成实际设想计较中斟酌不到的生效。

增添氛围对流散热体例：产物是不是能够插手电扇来加速氛围活动，进步散热机能。

MOSFET的散热不光靠焊接衬底，也能够经由过程管脚来散热，以是增大管脚焊盘的铜箔面积也是有主动成果的。

极限环境下也能够斟酌插手散热片来增添散热面积。

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