PMDE 패키지의 실제 기기 평가

차량용 LED 드라이버 BD81A44EFV-M과 그 평가 보드를 사용하여 실시한, PMDU와 PMDE의 발열과 효율의 비교 평가 결과에 대해 설명하겠습니다.

회로도 및 PCB 레이아웃

하기 그림은 BD81A44EFV-M 평가 보드의 LED 구동 회로 (DC-DC부)를 나타낸 것입니다. 이 LED 드라이버는 승강압 DC-DC 컨버터를 통해 출력전류를 컨트롤합니다. 이 회로에서 다이오드 D1 및 D2에 PMDE 패키지를 채용한 SBD RBR2VWM40ATF와 PMDU 패키지를 채용한 SBD RBR2MM40ATF를 사용하여 비교하였습니다. 두가지 SBD는 내부 소자가 동일하고 패키지만 다른 제품입니다.

BD81A44EFV-M 평가 보드의 LED 구동 회로 (DC-DC부)와 다이오드 D1 및 D2

하기 그림은 평가 보드의 PCB 레이아웃입니다. 평가 보드는 4층 구성으로, 표면과 4층 (이면)의 동박 두께는 70µm, 2층과 3층은 35µm입니다. 1층의 패턴은 그림과 같으며, 2, 3, 4층은 74.2µm×74.2µm의 정방형 패턴입니다. 다이오드 D1 및 D2의 실장 위치는 핑크색으로 표시한 부분입니다. 해당 위치에 각각 RBR2VWM40ATF (PMDE)와 RBR2MM40ATF (PMDU)를 실장하여 비교 평가를 실시하였습니다.

BD81A44EFV-M 평가 보드의 PCB 레이아웃

발열 비교

하기 그림은 평가 보드 동작 시, PMDU 및 PMDE의 온도 그래프 측정 결과 (패키지 온도 Tc)입니다.

평가 보드에서 PMDE와 PMDU의 온도 그래프를 통한 Tc의 비교

PMDE와 PMDU의 Tc는 근소한 차이가 있습니다. 온도차는 강압측 ⊿Tc(D1)=1.7℃, 승압측 ⊿Tc(D2)=1.2℃입니다. PMDE는 PMDU보다 소형 패키지이지만 고효율로 기판을 통해 방열하므로, 패키지 온도 Tc를 PMDU와 동등하게 억제할 수 있습니다.

효율 비교

효율 비교 결과, PMDE의 효율 피크 ηpeak (PMDE)는 88.6%, PMDU의 ηpeak (PMDU)는 88.7%로, 거의 동등한 결과를 얻었습니다. 사용한 SBD는 내부 소자가 동일 (각 온도 계수가 동일)하므로, 소자 온도 Tj도 동등하다고 추측할 수 있습니다. 즉, 이번 평가 조건에서 PMDE는 기존의 PMDU보다 소형이지만, PMDU와 동등한 방열성을 발휘하여 열폭주 리스크를 동등한 레벨로 억제할 수 있다는 것을 알 수 있습니다.

평가 보드에서 SBD의 PMDE와 PMDU 효율 비교