DC/DC 컨버터 설계의 일반적인 실수와 해결법(IX)

DC/DC 컨버터 설계의 일반적인 실수와 해결법

 

Pradeep Shenoy and Anthony Fagnani

 

TEXAS INSTRUMENTS

 

*** 이 글은 구글 번역기를 돌린 것으로 원본은 정상이지만 번역상엔 오류가 가득할 수 있음 ***

 

 

 

 

IX. POOR THERMAL DESIGN

 

 

 

PCB 레이아웃은 전기적 성능뿐만 아니라 열 성능에도 중요합니다. IC 특정 파라미터 외에도 PCB 레이아웃은 IC의 열 성능에 영향을 미치는 디자인에서 매우 중요하지는 않지만 중요한 변수입니다. PCB 레이아웃은 IC의 주변 열 저항에 대한 접합부를 결정하는 중요한 요소이기 때문에 중요합니다. 섹션 III에서 언급했듯이, 열악한 레이아웃은 애플리케이션에서 예상대로 작동하지 않는 부품을 초래하거나 IC의 수명을 단축시킬 수 있기 때문에 문제가 됩니다.

 

그림 35는 두 개의 다른 PCB 레이아웃이 있는 동일한 부품의 열 이미지를 보여줍니다. 상측과 하측에 대한 열 화상이 표시됩니다. 두 보드 모두 2온스 구리의 2층 보드입니다. 보드 A에서 IC 온도는 86°C이고 하단 레이어의 최대 온도는 62.6°C입니다. 보드 B에서 IC 온도는 66°C이고 하단 레이어의 최대 온도는 52.2°C입니다. 보드 A에서 IC의 작동 온도가 더 높은 이유는 무엇입니까?

 

 

IC는 PCB의 바닥층을 가로 지르는 수평선을 절단하기 때문에 보드 A에서 더 높은 온도에서 작동합니다. 이것은 보드 A와 보드 B 사이의 유일한 차이입니다. 이 트레이스는 열이 하단 레이어 전체에 얼마나 효과적으로 퍼지는지를 줄입니다. 열 성능에 영향을 주는 이러한 궤적 때문에이 트레이스는 보드 A의 하단 레이어의 열 이미지에서 볼 수 있습니다.

 

PCB를 배치 할 때 열 방출을 염두에 두어야합니다. 그림 36은 IC에서 PCB 및 주변 공기로 열이 전달되는 방법을 보여줍니다. IC에서 열을 PCB로 전송하는 것이 일반적으로 IC에서 열을 방출하는 가장 효과적인 방법이지만, 일부 열은 또한 IC 상단을 통해 대기로 전달됩니다. 각 경로가 IC에서 열을 발산하는 데 얼마나 효과적인지를 정량화하는 여러 가지 표준 열 매개 변수가 있습니다. 자세한 내용은 참조 문헌 [6]을 참조하십시오.

 

레이아웃에서 열 발산을 극대화하려면 구리 평면의 절단을 최소화하고 열이 보드 전체에 걸쳐 효과적으로 확산되도록 하는 것이 중요합니다. PCB의 구리면은 PCB 전체에 열을 분산시키는 가장 낮은 열 저항을 제공하므로 구리면의 절단은 열 저항을 증가시킵니다. 접지면은 일반적으로 PCB 레이아웃에서 가장 큰 구리 영역이기 때문에 일반적으로 열 확산에 사용됩니다. 열 비아는 PCB의 열을 다른 층에 수직으로 확산시키기 위해 사용하고 배치해야합니다. PCB의 바닥과 최상층은 열이 PCB에서 대기로 전달되는 곳이기 때문에 열 소산에 중요합니다 [10].

 

 

 

열 패드가있는 IC는 일반적으로 열 패드가없는 부품과 비교하여 IC에서 PCB로 더 효과적으로 전달할 수 있습니다. 열전달을 극대화하려면 비아를 열 패드의 PCB 풋 프린트에 배치하여 다른 레이어에 수직으로 열을 전달하는 경로를 제공해야 합니다. 그림 37과 같이 권장되는 비아 패턴은 각 데이터 시트의 끝에있는 PCB 풋프린트 권장 사항에서 확인할 수 있습니다.