実際のヒートシンクなしでリニアレギュレータを冷たく保つ方法は？

一部のアプリケーションでリニアレギュレータを使用したいのですが、それはSOT-223（SOT-89ではない）パッケージに入っています。できればかさばるヒートシンクなしで、どうやってそれを冷たく保つのですか？レギュレータは2〜3 Wの熱を放散している可能性があります。PCBのレギュレータの下にある銅トレースを使用して、レギュレータを冷たく保つことができると聞きました。これについて誰か参照がありますか？

熱を逃がすための銅トレースのみでは、それほど多くの熱を放散することはできません。（SOT-89も非常に小さなパッケージですが、その特定のパッケージの特定の部分が3W定格であることを確信していますか？）

4層の銅とビアのアレイに大量の銅を使用したD-Pakサイズのパッケージを使用して、デバイスにヒートシンク用の大量の銅を提供しようとしています。

これは、低デューティサイクルの負荷に対しては適切に機能しますが、連続負荷のアプリケーションに対しては適切に機能しません（空気に対する高い熱抵抗があります）。消費電力が大きい場合は、フィンとその上を移動する空気が必要です。また、私が知っている方法とは異なる方法で回路基板を構築する場合を除いて、フィンを入手するためのヒートシンクが必要になります。

私はこれがあなたの質問に直接答えているのではなく、あなたが考慮したいかもしれないことを理解しています。

それほど多くのエネルギーを消費する代わりに、リニアレギュレータの前に降圧コンバータを置くことができます。リニアレギュレータが必要とする電圧をわずかに超える電圧で降圧して出力します。

これにより、放散しなければならない熱量が減少するだけでなく、設計の効率も向上します。

ヒートシンクに関しては、いくつかのビアを直接グランドプレーンに配置する傾向があります。グランドプレーンは熱を放散するのに非常に優れているようです。4層以上のボードでグランドプレーンを内部に配置した場合、熱放散はそれほど良くありません。

その物理法則。熱抵抗が大きいデバイスで3Wを消費する必要があるため、温度が上昇します。銅トレースを使用すると、表面実装デバイスからプリント回路基板に熱を奪う可能性があります。しかし、その熱はまだ沈められる必要があります。

SOT223デバイスを見ると、Rj-aが91 K / Wであり、2〜3ワットで273 Kの温度上昇が予想されます。これでデバイスが調理されます。Rj-s（接合点からはんだ付け点への抵抗）は10 K / Wなので、ボードがデバイスを周囲温度より30 K高くする熱を放散できる場合に限ります。

ボードが金属筐体に取り付けられている場合は、少しの設計作業で、回路基板の大きなサーマルパッドを金属筐体のアイランドに位置合わせできます。

        /---\                        hot device    
==================================   PCB
_______/     \______/    \______     Metal enclosure

ビアの多い各層に大きな銅パッドを使用すると、熱の伝達に役立ちます。他の唯一の問題は、回路基板を金属筐体にクランプし、基板が筐体に熱を伝導できるように、十分な圧力と熱コンパウンドを適用することです。

これを行うと、コンポーネントからボードに、そしてエンクロージャーに熱が効果的に伝達されます。したがって、エンクロージャは事実上ヒートシンクになります。

ボードにヒートシンクがない場合、Rj-aを91 K / Wからより低い値に減らします。この値が何であるかは、実験的に決定する必要があります。問題のデバイス上にビアを備えた各層のサーマルパッドを備えた単純な回路基板を作成し、デバイスを通過する電力量を1ワット未満から2/3ワットまで穏やかに増加させ、熱電対を使用します、ボードとデバイスの温度を記録します。これにより、回路基板上のデバイスのRj-aを計算できます。

はい、ボードを使用してデバイスを冷却できます。これを行うには、かなりの表面積が必要になることに注意してください。たとえば、タブがグランドプレーン上にある場合など、ボード全体がコンポーネントに冷却効果を与えるとは思わないでください。唯一の有効面積は6cmから8cm以内だと思います。

これらの平面に通常見られるビアまたは小さな穴は、サーマルビアです。ボードの反対側にも、おそらく銅プレーンがあります。熱冷却が向上しますが、独自のボードのプロトタイプを社内で作成する場合、作成が難しい場合があります。穴をそれほど大きくすることはできません（数十分の一ミリ程度）。

先日、冷却が必要なスイッチングレギュレータを作りました。少し大きめのTO-263ケースに入っていました。しかし、とにかく、4ページと5ページのNationalのデータシートでは、1平方インチの銅領域で26C / Wの冷却抵抗があると指定されています。それはそれほど悪くないJAです。3Wの場合、周囲温度より75C高くなりますが、これで十分です。この特定のケースでは、アマチュアエッチングマシンでPCBを作成していたため、pabへのはんだ付け接続が難しいため、面積を2倍にしました。

「低プロファイルの電力消費」で説明されているように、別のコンポーネント（上流の抵抗または2番目のレギュレーター）で一部の熱を浪費する可能性があるため、レギュレーターがそれほど消費する必要はありません。予想される最小電圧と最大電圧、および最小負荷と最大負荷の計算を行う必要があります。

これは非常に残忍なものになる可能性があり、私は要件について熱推定を行っていませんが、ヒートシンクの物理的なサイズが問題である場合の1つの選択肢は、ボードまたはデバイス領域に低熱抵抗の化合物を埋め込むことです。私は、これをプレーンな古いアラルダイトで行って熱負荷を分散するのを見てきました。ポッティングが金属ケース内で行われる場合は、金属加工の利点もあります。あなたに注意してください-これは少しのやり直しを難しくします！

SOT-223パッケージスイッチングトランジスタについて同じ質問を調査しているときに、ON Semiconductorのはんだ付けおよび実装技術リファレンスマニュアルを見つけました（ここで見つけてください：http : //www.onsemi.com/pub_link/Collat​​eral/SOLDERRM-D.PDF）。これは、熱および実装に関する考慮事項についてまとめた一連の記事であり、一般的なパッケージタイプ（SOT-223を含む）の数十のフットプリントが含まれています。また、PCBヒートシンクマウントの準備方法、サーマルグリース、および以前は考えていなかったその他の技術に関する記事も含まれています。このドキュメントは、2014年7月に最近改訂されました。

私は一見する価値があると思いました。