Hallo, eine Platine 100x160mm enthält 8x BUF634A, ein Stromtreiber für die GK Schleife von OPVs: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/buf634a.pdf?ts=1649085599484&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FBUF634A%253FkeyMatch%253DBUF634A%2526tisearch%253Dsearch-everything%2526usecase%253DGPN Verwendet wird das VSON 3x3mm Package mit Exposed Pad. Jeder der ICs wird mit +-18V Versorgt und braucht im Leerlauf 15mA -> 540mW Im Betrieb setzen die beiden oberen Chips ca. 650mW in Wärme um. Die 6 in der unteren Reihe im Normalfall 1W, im Worst case aber ~2.3W. (Das wird nur zu Testzwecken passieren, sollte aber kein Problem sein) Durch das Exposed Pad ist der Thermische Widerstand zur Leiterplatte mit 9K/W angegeben, das sollte für die 2.3W reichen wenn man sie gut abführen kann. Ich bin mal von 40C° Umgebungstemperatur ausgegangen und einem 10K/W Kühlkörper. Die Sperrschicht wird damit 84C° heiß was völlig OK ist. (Grenze des Chips sind 150C°) Nun sind das aber über die gesamte Leiterplatte im schlimmsten Fall 15W die Anfallen. Sie ist mehrlagig, die Unterseite (Blau, 160cm^2 Kupfer) und die Oberseite (Rot, 31,75cm^2 Kupfer) sind großflächig als Kühlkörper angelegt. Kupferdicke sind 35um. Mir fehlt komplett die Erfahrung um abzuschätzen ob das ausreicht. Für 15W habe ich nicht das beste Gefühl. Ich fürchte die 35um Kupfer sind kein super Wärmeleiter, der hintere Teil der Platine wird vermutlich nicht warm weil der Wärmewiderstand über die Platine zu groß wird. Kann man das Abschätzen oder besser ausrechnen? Die Fläche unter den ICs ist freigehalten von THT Bauelementen. Ich möchte über ein Wärmeleitpad die Platine an der Stelle gegen mein Alugehäuse Schrauben. Ich vermute mal es wäre besser den Lötstopplack dort wegzulassen? Danke!
Normalerweise sagt man, die Wärme eines Chips verteilt sich auf 1.6mm FR4 auf einer Fläche von 5x5cm, oder 1 inch um das Bauteil, weiter nicht, und am Rand weniger. Deine Bauteile sind näher beisammen, aber rückseitig gekühlt. Da gilt das also nicht mehr. Ich würde die Platine aufbauen, in vollen Betrieb nehmen, und mit einer Infrarotwärmebildkamera oder IR Thermometer oder Sekundenthermometerthermoelement untersuchen, also Paxis statt Abschätzung.
Pflaster die EPs mit Thermo Vias und zwar direkt unter dem EP. Kleinster Duchmesser den der PCB Hersteller noch kann, kleinster Abstand zueinander den er noch kann. Mach die PCB so dünn wie realistisch möglich und bezahlbar. Viele Vias bedeuten viele galvanisierte Kupferhülsen = viel Kupfer. Dünne PCB = wenig Strecke bis zur Wärmesenke. Kupfer hat eine erheblich besser Wärmeleitung als Lötzinn. Deck die Vias mit Lötstop ab. Du willst keine Lotkugeln da drauf die verhindern das Du das Eng an das Gehäuse anbindest. Pluged Vias wenn Geld keine Rolle spielt. Der Lötstopp ist so dünn, der spielt für die Temp Ableitung keine Rolle mehr. Das Gap Pad (spaltfüllendes Wärmeleitpad) dünn und teuer. Bergquist oder ähnliche. Die nehmen da richtig Geld für, sind aber auch gut. Da Du THD drauf hast, wirst Du einen Heatspreader zur Anbindung an das Gehäuse brauchen. Mach den aus Kupfer und mit genug Fläche die Wärme großflächig ans Alu Gehäuse abzugeben. Die Bauteile sind nur noch mit Heißluft oder Ofen zu löten. Sehr taugliche Heißluftstationen bekommt Du für 35€. Ab da der praktische Versuch. 15W ist ja ein Extremwert bei dem die Kiste reversibel ausfallen darf.
Danke MaWin! >Normalerweise sagt man, die Wärme eines Chips verteilt sich auf 1.6mm >FR4 auf einer Fläche von 5x5cm, oder 1 inch um das Bauteil, weiter >nicht, und am Rand weniger. Das Diagramm auf Seite 1 im Datenblatt macht dann Sinn für mich, danke für den Hintergrund. Für die von Dir erwähnten 25cm^2 sind es so ungefähr 17K/W. Macht es Sinn den Stoplack unter den Bauteilen wegzulassen? >Ich würde die Platine aufbauen, in vollen Betrieb nehmen, und mit einer >Infrarotwärmebildkamera oder IR Thermometer oder >Sekundenthermometerthermoelement untersuchen, also Paxis statt >Abschätzung. Durch 4 Layer und recht teure Bauteile wäre es schön davor ungefähr zu schätzen ob es funktionieren kann. Bauteile liegen bei um die 200€, Platine nochmal ~ 170€. Gruß
Danke Max M.! Ich habe viele Dinge schon umgesetzt gehabt. Die Idee die Gesamte Platine auf ein Kupferblech zu schrauben finde ich gut. 15W sind fast schon Praxisfremd. Soll mehrere Kopfhörer antreiben können, momentan verwende ich so ein Modul (67x47mm) für einen Kopfhörer und das wird auch bei Volllast nicht wirklich warm. http://funk-tonstudiotechnik.de/LPA-2S-1-klein.jpg Gelötet wird damit: http://www.paggenshop.com/WebRoot/Store15/Shops/61935700/MediaGallery/Rework/IR_500.pdf Bestelle mir eine Lötpastenschablone mit, die ICs werden dann mit Lötpaste eingelötet. Gruß
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Update: Ich habe die Platine aufgebaut und Temperaturmessungen daran gemacht. Jeder der ICs ist mit +-18V versorgt, beim Test hat der Verstärker ein Signal bekommen um einen realistischen Fall nachzustellen. (1Veff) Die BUF634A "verheizen" Pro IC dabei ca. 560mW, auf der ganzen Platine sind es also 4.8W die so abgeführt werden müssen. Interessant ist das ich viele Dinge, wie die Wärmeverteilung über die Kupferfläche, jetzt praktisch ausprobieren konnte. Es ist so wie MaWin schrieb, der Bereich um die ICs wird warm während das Kupfer in ~3-4cm Entfernung sich nicht merklich aufheizt. Ich habe die Platine im Leerlauf einige Minuten gehabt bis ich meinte es hat sich thermisch eingeschwungen, direkt unterhalb des ICs mit dem Thermoelement von meinem Multimeter messe ich um die 50°C. (bei 25°C Umgebung) Pi x Daumen geschätzt sollte das Die so um die <5°C wärmer als der Kühlkörper dabei sein. An den Elkos sind es ca 40°C, das ist zum glück nicht kritisch. Der Aufbau ist bei 15W sicher nicht mehr thermisch stabil, in der Praxis würde es sicher trotzdem funktionieren weil dieser Lastfall eigentlich nicht vorkommt. Ich werde trotzdem mit dem Gap-Pad arbeiten und die Platine thermisch ans Gehäuse koppeln, damit sollte es mehr als gut funktionieren. Gruß, Jan
Jan K. schrieb: > Hallo, > Durch das Exposed Pad ist der Thermische Widerstand zur Leiterplatte mit > 9K/W angegeben, das sollte für die 2.3W reichen wenn man sie gut > abführen kann. Ich bin mal von 40C° Umgebungstemperatur ausgegangen und > einem 10K/W Kühlkörper. Die Sperrschicht wird damit 84C° heiß was völlig > OK ist. (Grenze des Chips sind 150C°) > Danke! Die 9K/W sind laut Tab.7.4 zum Pad, der Wert J-Board ist 23,8K/W. Wurdest du zur Verwendung dieses ungünstigen Gehäuses gezwungen? Hast du auch mal den Unterschied von liegender zu stehender LP ermittelt? Arno
>Wurdest du zur Verwendung dieses ungünstigen Gehäuses gezwungen? Mehr oder weniger. SOIC mit exposed Pad ist thermisch ein Stück besser, leider momentan nicht zu beschaffen. >Die 9K/W sind laut Tab.7.4 zum Pad, der Wert J-Board ist 23,8K/W. Junction-to-board wird von Ti ziemlich genau beschrieben, der Temperatursensor wird an dem Pin angebracht der am nächstem am Die ist. (also nicht am Exposed pad) Die Platine wird seitlich gekühlt, daraus wird der Wert zurück gerechnet. Hier genau beschrieben, Seite 11: https://www.ti.com/lit/an/spra953c/spra953c.pdf?ts=1650622419290 Wenn ich das IC direkt unterhalb des exposed Pad an einen Kühlkörper bringe (1mm Gap-pad - 4mm Kupfer - Alu Grundplatte mit 240x220mm) wird daraus deutlich weniger. Interessant ist dass Ti einen schlechteren Wert für Junction-to-board für das TO263 des vorgänger Chips (BUF634 ohne A) als für mein VSON BUF634A angibt, 24.8K/W >Hast du auch mal den Unterschied von liegender zu stehender LP >ermittelt? Nein, habe ich für meine Anwendung als nicht relevant betrachtet. Gruß, Jan
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