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2021.05.12 DC/DC

패키지 선정 시의 열 계산 예 2

손실의 검토

지난 「패키지 선정 시의 열 계산 예 1」 편에 이어 「열 계산 예 2」 편으로서, 원하는 패키지를 사용하기 위한 대응책에 대해 검토해보겠습니다.

패키지 선정 시의 열 계산 예 2

먼저, 지난 편에 게재한 손실의 계산 및 계산 결과, 그리고 해당 조건에서의 열 계산 결과를 확인해보겠습니다.

전원 IC의 전력 손실 합계

D5-13_graf01

사용 조건

D5-13_graf02

열 계산식

Tj=Ta+θja×P

Ta : 주위 온도 ℃
θja : 접합부 – 주위 열 저항 ℃/W
P : 소비 (손실) 전력 W

D5-13_graf03

실장 기판, 열 저항, 허용 손실 (PD), Tjmax

D5-13_graf04

조건 ①에서의 열 계산 결과

Tj=Ta+θja×P ⇒ 85℃+189.4℃/W×1.008W=275.9℃ → Tjmax=150℃를 초과하므로 NG


여기까지가 지난 편의 내용이었습니다. 실제로는 Tjmax=150℃에 대해 275.9℃이므로 검토할 필요도 없이 NG였습니다.

이번에는 이 결과를 바탕으로 기판 조건 ②일 때의 계산을 해보겠습니다.

기판 ② : 4층 기판 (2, 3층 동박, 이면 동박 74.2mm×74.2mm)

조건 ② : θja=40.3℃/W

Tj=Ta+θja×P ⇒ 85℃+40.3℃/W×1.008W=125.6℃ → Tjmax=150℃ 이하이므로 OK

조건 ②에서는 4층 기판의 방열 효과로 열 저항이 189.4℃/W에서 40.3℃/W로 1/5 가까이 감소하였으므로, Ta=85℃에서도 Tjmax에 약 24℃의 마진을 갖게 됩니다. 이는 상기 허용 손실 그래프의 적색으로 표시한 1.008W 라인과 Ta=85℃ 라인의 교차점이 조건 ②의 허용 손실 곡선의 안쪽에 존재하는 것으로 확인할 수 있습니다.

이것으로, 사용하고자 했던 HTSOP-8을 사용할 수 있으며, 기판은 4층 기판을 사용하는 것이 좋다고 판단할 수 있습니다.

조금 극단적인 예이지만, 이와 같은 계산과 경험을 통해 대략적인 필요 조건은 바로 파악할 수 있게 됩니다. 단, 결론을 내리기 위해서는, 손실 전력을 확실하게 산출하고 열 계산을 소홀히 해서는 안됩니다.

키 포인트

・손실 산출은 열 설계를 실시하기 위함이다.

・Tj가 절대 최대 정격을 초과하지 않도록 방열 대책을 실시한다.

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