印刷电路板设计对SIMPLESWITCHER电源模块热性能的影响

印刷电路板设计对电源模块的热影响


印刷电路板设计对SIMPLESWITCHER电源模块热性能的影响-AN-2026.pdf

美国国家半导体 应用说明2026
Lianxi Shen
2010年2月8日

总结
SIMPLE SWITCHER®电源模块使用的TO-PMOD封装与
TO-263类似。本应用说明主要讲述封装尺寸为
10.16X4.57X9.81 mm的7脚低电流模块。此封装具有
优越的热性能，这归功于可以焊接到印刷电路板上的一个裸
露焊盘。核心的热特性是：
• θJC = 1.9°C/W
• θJC 21.6°/W(在一个四层热板上)

什么因素决定θJA值？
为了理解印刷电路板的热性能如何决定印刷电路板上电源模块的热阻(θJA)，下面给出对θJA的简单分析。有两条热量
耗散路径，即结-印刷电路板-周围环境和结-封装表面-周围环境。因为这两条路径并联，所以θJA可表示为
θJA = (θJCA x θJTA)/(θJCA + θJTA)
θJCA是结通过印刷电路板到周围环境的热阻，θJTA是通过封装表面到周围环境(主要是封装顶部)的热阻。对于封装顶部没有
散热片的情况，95%或更多的功率都是通过印刷电路板耗散的，这就意味着θJA主要由θJCA决定(也意味着θJTA远大于θJCA)。
所以θJA可简单表示为
θJA = θJCA - RJTA = θJC + θCA – RJTA
θCA是从封装底部外壳，经过印刷电路板到周围环境的热阻。
它主要取决于印刷电路板的热导率以及封装与印刷电路板之间的热连接。RJTA使得θJA略微有所减小，归因于通过封装顶部耗散
的热量。
所以，由上述公式可知，在任何所给的板上，较小的θJC值和较大的裸露热焊盘使得电源模块在热性能方面较之其他封装要更胜
一筹。例如，LGA封装的θJC值约为5C/W或者高于封装尺寸类似的产品，这取决于铜和垫片内的热过孔。

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