Hur kyler man en SMD MOSFET på hög watt?

[DanielM]

Är det BUK6D210-60E du använt i din design på senast PCB-layouten så kommer den magiska röken att smita ut omedelbums.

FR4 PCB är ju vanlig PCB! Jag ha alltid kört dessa för att SMD komponenterna ej ska spricka och falla lös.

Skärmklipp.PNG

Och det är vid 10 Vgs 0ch 25 grader. Vid max temp är resistansen mer än dubbelt så stor.
10 Vgs ger max 0,210 ohm -- 0,8 W @25C och 1,82 W @ 175C
4,5 Vgs ger max 0,262 ohm -- 1,05 W
3,3 Vgs odefinierat men definitivt för hög resistans. Direkt olämplig för 3,3 V.

Sen måste du designa för max på allt, inte efter att det ska vara PWM "så det blir aldrig max". Du har mjukvara som kan spåra ur så designen måste tåla att vara på 100% av tiden.

Du har ju nu valt ytterligare en ny FET genom att titta på ett par nyckelvärden men missat helheten.
[/quote]

Varför ska 3.3V vara olämpligt?
Vi börjar om igen.
Vid Vgs = 3.3V så har jag RdsON = 0.25 ohm vid 25 grader.

Skärmklipp.PNG

Då får jag igenom strömmen 2A och 2A^2 * 0.25 ohm = 1W. OK!
Men temperaturen ökar vet vi. Då kollar vi hur mycket temperaturen ökar vid 2A som går igenom.
Vi säger a = 1.2. Då får vi att RdsOn = a*RdsOn(25) = 1.2 * 0.25 = 0.3 ohm vid ca 50 grader.

Skärmklipp.PNG

Är detta rimligt? Ja. Det är det. 0.3 ohm vid 2A och då kommer vi säkerligen överstiga 40 grader. Närmare mot 50 grader.
P = RdsOn * I^2 = 0.3 * 2^2 = 1.2W.
Alltså jag är inom effektramarna då maximal effekt är 15W.

Skärmklipp.PNG

Så jag ser inte problemet här.

[Janson1]

Jag vet inte riktigt säkert vad problemet är men... Du har valt FR4 kort, ja, det är det vanligaste. För att transistorn skall tåla och beté sig som förväntat så måste du ha en kylyta av koppar på ditt kort motsvarande 6 cm2. Det bästa är att kopparen fortsätter ut på uppsidan men så som transistorn ser ut så är det omöjligt. Då får man lägga kopparlagret på undersidan och sen förbinda det till översidan med vior, flera stycken! Sen så får/bör inte viorna ligga där man skall löda fast hela härligheten så man får helt enkelt "peppra" med vior runt om lödön. Om du gör detta och transistorn blir ditlödad rätt och riktigt så bör det funka. Men... Allt detta är bara teori. Du är fortfarande tvungen att utprova detta så det verkligen funkar på flera exemplar!
När man konstruerar skall man tänka sig ett kuvert. Min på en sidan, max på andra sidan. Alla beräkningar bör hamna i mitten! Då finns det slack för tex komponenter som håller måttet men ligger i ytterkant pga något, en dålig lödning på en av transistorerna, lite högre spänning än beräknad, lite högre ström än beräknad osv.
Kan du säga ja på dessa argument så köp ett gäng transistorer och labba vidare!

[Pucco]

Nu misstolkar du allt igen. Du läser inte vad som skrivs och tänker inte igenom allt utan ser lite lösryckta siffror från databladet och plockar (exakta värden) ur grafer av typvärden.

15W tål transistorn om den tvångskyls av en ideal kylare på 25C. Det är bara ett teoretiskt värde.
2W tål transistorn om du har ett FR4 PCB med 6 cm2 av 35µ kopparplan under transistorn som kyler mot 25 graders omgivning.

Det går att ha ett helt kopparplan för kylning under transistorn om man har embeded pads i planet och padar som definieras av lödmasken istället.

[DanielM]

Jag vet inte riktigt säkert vad problemet är men... Du har valt FR4 kort, ja, det är det vanligaste. För att transistorn skall tåla och beté sig som förväntat så måste du ha en kylyta av koppar på ditt kort motsvarande 6 cm2. Det bästa är att kopparen fortsätter ut på uppsidan men så som transistorn ser ut så är det omöjligt. Då får man lägga kopparlagret på undersidan och sen förbinda det till översidan med vior, flera stycken! Sen så får/bör inte viorna ligga där man skall löda fast hela härligheten så man får helt enkelt "peppra" med vior runt om lödön. Om du gör detta och transistorn blir ditlödad rätt och riktigt så bör det funka. Men... Allt detta är bara teori. Du är fortfarande tvungen att utprova detta så det verkligen funkar på flera exemplar!
När man konstruerar skall man tänka sig ett kuvert. Min på en sidan, max på andra sidan. Alla beräkningar bör hamna i mitten! Då finns det slack för tex komponenter som håller måttet men ligger i ytterkant pga något, en dålig lödning på en av transistorerna, lite högre spänning än beräknad, lite högre ström än beräknad osv.
Kan du säga ja på dessa argument så köp ett gäng transistorer och labba vidare!

Nu misstolkar du allt igen. Du läser inte vad som skrivs och tänker inte igenom allt utan ser lite lösryckta siffror från databladet och plockar (exakta värden) ur grafer av typvärden.

15W tål transistorn om den tvångskyls av en ideal kylare på 25C. Det är bara ett teoretiskt värde.
2W tål transistorn om du har ett FR4 PCB med 6 cm2 av 35µ kopparplan under transistorn som kyler mot 25 graders omgivning.

Det går att ha ett helt kopparplan för kylning under transistorn om man har embeded pads i planet och padar som definieras av lödmasken istället.

Men om jag behöver en sådan stor yta, då kan jag lika gärna använda en FLPAK33 istället.
Men det skulle inte skada att lägga dit lite vior runt om.

Jag tror jag gör det!
Jag lägger massa vior runt om, och gör så att denna mosfet ansluts mot en sådan stor koppartyta som möjligt.
Då måste denna fungera!

Någon som vet hur man kan göra koppar-area i KiCad? Annars måste jag dra en fet ledare på några millimeter rakt över denna.
Eller vad tror ni är enklast? Att jag gör om footprinten?

Edit:
Lite så här har jag tänkt. Sedan pepprar man med små små vior runt om.

Skärmklipp.PNG

Edit 2:
Vad tycks?

Skärmklipp.PNG

Skärmklipp.PNG

[DanielM]

Här får ni resultatet:

Det fungerar klockrent!
Jag använde dock en BUK9M15-60EX N-kanals MOSFET för att styra solonider med 300-600 Hz.