Cómo encontrar la unión de resistencia térmica al ambiente

Tengo este MOSFET BUK9M12-60E .

He calculado que la disipación de potencia máxima del MOSFET es de 14 W (pérdida de conducción, pérdida de conmutación y pérdida de puerta). Creo que no necesito ningún disipador de calor.

Me gustaría calcular la temperatura de unión del dispositivo cuando está funcionando y cuando mi temperatura ambiente es de 85 grados centígrados.

Pero para encontrar, no tengo la resistencia térmica (valor de unión al ambiente). Entonces, cómo proceder con el cálculo para encontrar la temperatura de unión.

Simplemente no hay forma de que un paquete tan pequeño pueda disipar 14 W sin un disipador de calor.
Pero la disipación de potencia máxima está limitada a 79 W a 25 °C. es con disipador?
Sí, significa que la base de montaje se mantiene a 25 °C. Simplemente no hay forma de hacerlo sin un disipador de calor de algún tipo. A 85 °C, la figura 1 muestra que necesitará reducir la potencia a menos del 60 %, o alrededor de 50 W. Y de nuevo, eso supone que la base de montaje se mantiene a 85 °C, lo cual es muy difícil de hacer si su temperatura ambiente también es de 85 °C.
¿Podría ayudar a calcular la temperatura de la unión?

Respuestas (2)

Encontrará datos detallados sobre el paquete LFPAK33 en este documento Guía de diseño térmico LFPAK MOSFET .

Como regla general, en un entorno automotriz con 80°C max Ta, la disipación de potencia máxima en el laminado FR4 es de 1W. A 85°C obviamente será menor.

Por lo tanto, puede olvidarse de su 14W sin un disipador de calor muy, muy sustancial o una estructura equivalente para eliminar el calor.

El 79W no solo tiene un disipador de calor, tiene un disipador de calor extremadamente poco realista que mantiene la temperatura base de montaje a 25 °C a pesar de que fluyen 79W hacia él. Es posible que pueda lograrlo mediante el flujo rápido de agua fría a través de un disipador térmico de cobre. En resumen, no es un número realmente útil, excepto como una especie de extrapolación teórica.

Aparte, me temo que estamos perdiendo la intuición de la disipación de energía con la eliminación gradual de las bombillas incandescentes. Cualquiera que haya desenroscado una bombilla incandescente de 60W o 100W justo después de haber estado encendida durante un tiempo sabrá a lo que me refiero.

¿Puedo aumentar el área de la almohadilla de cobre en el laminado FR-4 para la disipación de energía en lugar de usar un disipador de calor? Si es posible, ¿qué tamaño debe tener la almohadilla de cobre molido para el MOSFET?
@Newbie para 14W, no creo que sea posible con FR4 y 1 oz o 2 oz de cobre. Tal vez con una PCB con núcleo de aluminio o cobre. Pero hay suficiente información en ese documento para que usted haga el trabajo de diseño detallado, solo puedo señalarlo.
¿Qué pasa si agrego unas 20-30 vías a lo largo de las almohadillas de MOSFET?

Este no es un valor que usted calcule... se da en la hoja de datos. Para este dispositivo en particular, el fabricante asume que siempre lo montará en una "base de montaje", por lo que solo especifican la resistencia térmica desde la unión hasta esa base. Consulte la parte inferior de la página 4.

En la página 9 de la hoja de datos, encontrará un enlace a una nota de aplicación de NXP que probablemente será de gran ayuda.

Gracias por la respuesta. Pero creo que, para mi aplicación, no necesito usar un disipador de calor. Por lo tanto, necesito el valor de resistencia térmica (unión al ambiente) para calcular la temperatura real de la unión
Luego debe comunicarse con NXP y solicitar este valor.
La resistencia térmica de la unión al ambiente es la resistencia de la unión a la base, que le brindan (máx. 1,89 C/W), más la resistencia de la base al ambiente, sobre la cual no tienen control. @Spehro Pefhany vinculó lo que parece una buena guía para diseñar con el paquete que tiene. Una mirada rápida muestra que está un orden de magnitud por encima de lo que se puede esperar que se disipe solo en los vertidos de cobre.
Cómo encontrar la unión de resistencia térmica al ambiente
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