高端开关的 PCB 布局(大电流)

电器工程 电路板 场效应管 布局 大电流 功耗
2022-01-25 14:41:18

我正在为两个高端开关设计 PCB 布局。您可以在下面看到我当前布局的图片。

PCB布局

未来 PCB 的铜重量可能为 2 盎司/平方英尺(双面)。我使用两个 p 沟道 MOSFET(IPB180P04P4)。我预计右侧的 MOSFET 为 10 安培(我选择非常接近最小占位面积,Pd 约为 0.2 W)和 15 安培(U2,峰值为 30 安培,Pd 约为 0.45 W,最大 1.8 W)用于 MOSFET左侧(U1,8 平方厘米的铜)。

IC1是电流传感器。

接线端子(U15、U16)属于这种类型:Digikey 上的 WM4670-ND

为了在这种类型的 PCB 上汲取那么多电流,其中一个在线计算器告诉我,我需要 20 毫米的走线。为了节省一些空间,我决定将这条大迹线分成两条迹线(一条在顶部,一条在底部)。我将两条迹线与通孔图案连接(在 2x2 mm² 的网格上钻孔尺寸为 0.5 mm)。我对这种布局没有任何经验,所以我查看了其他板并选择了一个对我来说似乎公平的尺寸。这是通过模式正确的方式吗?

在 MOSFET 下,我使用相同的图案,但使用较小的钻孔尺寸 0.3 毫米来制作热结。这种尺寸的焊料流动性会更好吗?到目前为止,没有一个过孔被填充...

我也在考虑在这些迹线上不要有任何阻焊层,那就是在铜上涂一些焊料。

我还担心 MOSFET 的焊盘。我确实选择不用铜覆盖它们。我认为该设备可以通过这种方式以自我为中心,但这可能会增加阻力......

请随时评论布局!
谢谢 !


编辑 1

我稍微改进了设计。我在 MOSFET 的散热焊盘下添加了更多过孔。MOSFET 下方有一些裸铜(如果我以后想添加散热器)。

顶级 v2

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编辑 2

此设计的新更新。我增加了 MOSFET 引线周围的铜面积。这应该会降低这些走线的电阻。

我在顶层和底层之间添加了更多过孔,以改善这些层中的电流分布。

我问制造商是否可以在设备下方插入通孔以改善散热。他告诉我这是可以的。

我不认为我会改变其他任何事情。这是我最好的猜测,所以如果没有人有任何评论,我可以试一试。

顶部底部 v3 底部 v3

3个回答

我很好奇你是如何得出你的功耗数字的。查看数据表,它看起来像 10ams 200 mW(12 度温升)、30 安培、2.5W 和 90 度温升(考虑到 40 度/W 的 Rthja,即使你有 6 厘米 ^ 似乎也是如此PCB面积的2)。

也就是说,如果您想从 FET 中排出大量热量,您可以在其下方钻一个 0.250 英寸的镀通孔,然后使用向上延伸穿过孔并接触封装背面的铜芯。您也可以将散热器粘在顶部,但尝试通过外壳进行传导时效果不佳。

对于您的布局问题,它看起来像是所有源线索的 600 万条轨迹。相比之下,在 30A 时,这将是一个糟糕的选择,看看 30A 保险丝的内部 :-) 这意味着你会在那条迹线上得到一些升温。无论您选择什么走线宽度,在您选择的铜层上进行计算,并使用电流平方 x 电阻来计算该走线将消耗多少瓦特。

您不需要焊盘上的所有过孔。5将足以热连接顶部到底部。我见过人们只使用一个,但在这种情况下,尽管有孔,但您严重依赖盘子。

您可以考虑去除高电流迹线上的阻焊层,并让 hasl 涂层稍微加厚它们(并可能填充通孔?)。

如果您需要这么大的冷却能力,请考虑使用铝基板 PCB。那是很多热通孔,我认为许多原型商店不会在没有额外钻孔费用的情况下做到这一点。