SOT-223 Almohadilla Térmica y Vias

Primero, un par de respuestas (al menos en el primer borrador) parecen haber confundido SOT-223 con SOT-23. SOT-23 es un paquete muy pequeño diseñado más para tamaño pequeño que para disipación de calor. SOT-223 también es bastante pequeño, pero tiene una pestaña térmica sustancial:

Las fuentes difieren en las propiedades térmicas reales de SOT-223. La nota de aplicación de TI AN-1028 citada por Garrett proporciona una resistencia térmica de la unión al ambiente ($\theta_{JC}$) de 12 C/W. La nota de la aplicación Microchip AN792 también citada en la respuesta de Garrett da 57 C/W. Otra hoja de datos de TI, para el TLV1117 , da 104 C/W.

La razón principal de esta discrepancia es que la resistencia térmica no solo depende del paquete, sino también del tamaño de las almohadillas de cobre disponibles para servir como disipador de calor para la pieza, como se muestra en este gráfico tomado de la nota de la aplicación TI:

El número 12 C/W es aparentemente el límite asintótico de esta curva. Tenga en cuenta que requiere 2 oz de cobre y probablemente 2 en ² o más de área de cobre para lograr ese valor.

Para finalmente llegar a su pregunta, cómo colocar la almohadilla del disipador de calor, en importancia aproximadamente decreciente:

• Cuanto más grande sea la almohadilla que pueda caber en su diseño, mejor.
• El cobre más pesado es mejor (por ejemplo, 2 oz en lugar de 1 oz de cobre).
• Cuando se conecte a través de una almohadilla térmica en el lado opuesto de la placa, use muchas vías. Como regla general, recomendaría espaciar las vías en una cuadrícula de 50 mil más o menos, en toda el área de la almohadilla.
• Utilice vías más grandes que el tamaño mínimo. Como regla general, trataría de usar al menos 8 mil de diámetro y preferiría usar de 10 a 18 mil. Las vías extremadamente grandes, por supuesto, terminan reduciendo el área de la almohadilla, por lo que hay un límite en cuanto al tamaño que desea alcanzar.
• Coloque la parte generadora de calor lo más cerca posible del centro de la almohadilla térmica.

Finalmente, en contraste con la sugerencia en otra respuesta, haría mi diseño de esta manera:

• Determine los voltajes de entrada y salida de su regulador y la corriente de operación. A partir de esto, determine el requisito de potencia.

• Determine la temperatura ambiente máxima donde operará su circuito.

• Determine la temperatura máxima de unión a la que puede operar. Por lo general, esto es 125 C en la hoja de datos, pero es posible que desee reducir la potencia en 25 C o más para dar un margen de diseño y mejorar la confiabilidad.

• Ahora elija un paquete y diseñe un diseño que le permita cumplir con su temperatura de unión operativa máxima.

En particular, no es posible determinar el aumento de temperatura hasta después de haber elegido un paquete.

¿Puedes publicar la parte?

El mejor consejo que puedo ofrecer es primero comprender que la disipación LDO está simplemente relacionada con (Vin-Vout) * Iout, donde Vin es el voltaje de entrada, Vout es el voltaje de salida e Iout es la corriente de salida. En general, no debería preocuparse demasiado por menos de 500 mA. Sin embargo, puede tomar la hoja de datos del LDO y observar la resistencia térmica. Esto le dice exactamente cuál será el aumento de temperatura dada una cierta disipación de potencia. Puede calcular la disipación con la fórmula anterior. Por ejemplo, LM7805 tiene 5 grados por vatio. Por lo tanto, puede esperar un aumento de 5 grados por cada vatio que calcula que se disipa.

Entonces, lo que haría si fuera tú es:

1) Calcule la disipación de potencia esperada. Sea conservador.

2) Calcular el aumento de temperatura esperado. Es probable que cualquier temperatura de 40 a 50 grados no sea un problema en absoluto. Cerca de 90 grados y más, casi hay que cuidarlo.

3) Elija el paquete correcto. Diferentes partes tienen diferentes paquetes, cada uno con diferente resistencia térmica. Por lo general, los paquetes más grandes y aquellos con pestañas para la disipación de energía tienen menor resistencia, por lo que se calentarán menos. Si la temperatura no es aceptable, es posible que deba elegir otra parte.

Mira el siguiente video de Dave en EEVblog. Dave hace un trabajo increíble al explicar todos los términos y cómo hacer el diseño. Debe cubrir todo lo que necesita.

Específicamente para abordar sus vías, claramente más vías permiten que se sumerja más calor en otros planes y, por lo tanto, aumentan el disipador de calor, pero es importante saber cuánta área necesita. Las hojas de datos a menudo recomiendan el área en mm ^ 2 requerida para cierta resistencia térmica.

Muy buena pregunta y a menudo pasada por alto. Los dispositivos SOT-223 no disipan muy bien el calor, por lo que debe prestar especial atención al diseño y asegurarse de tener suficiente espacio para disipar parte del calor que genera el dispositivo. No coloque vías en las almohadillas, ya que absorberán parte de la soldadura cuando esté montando el dispositivo y pueden hacer que no haga buen contacto con la almohadilla. También intente mantener uniforme el espacio entre las vías y asegúrese de que el área a la que está desviando este calor pueda manejarlo y no afectará negativamente a otros elementos cercanos.

¿Podría alguien por favor darme algún material de lectura?

• Texas Instruments AN-1028 Técnicas de mejora de potencia máxima para equipos de potencia
• Un método para determinar cuánta potencia puede disipar un SOT23 en una aplicación
• Construcción de su fuente de alimentación - Consideraciones de diseño
• Guía de Micrel "¿Cuánta superficie de placa de circuito impreso requiere mi diseño?"