使用PMOS管作为电源开关管通过大电流时散热问题~

ljyxzz

8 {2 J$ f3 B8 V6 [" N( `如图所示，选用

SI7149ADP-T1-GE3

作为电源开关管，现需要通过9A电流，请问PMOS管发热会很厉害吗？（因为贴片在PCB板上没有做任何散热处理）
; _* L. q4 c2 ~! i9 C- w如果发热厉害的话请问有什么好的解决办法？（开窗？）
谢谢解答。

topwon

流川枫 发表于 2020-3-16 18:25
/ ~* t9 o1 d; {6 y4 QSI7149ADP-T1-GE3看规格书，最大Rds（on）=0.0095Ω （VGS=-4.5V）
在平均电流为9A的情况下，消耗功率P=9* ...

根据SI7149ADP-T1-GE3规格书里面的热阻最大为 25℃/W9 a( f. \) r. z3 ?' t
- }' m0 T/ A) q& n9 B; d因此外壳温度升高25℃/W  *  0.7695W  = 19℃
------这里有点问题。25℃/W是J-A的热阻，用来描述和计算结温（而不是外壳温度）与环境温度的差值。而且，规格书中25℃/W是工作时间小于10s的参数，如果是长时间工作，应该用规格书中70℃/W这个参数来估算。
θj-a=70℃/W,结温Tj最高150℃，最大功率P=9*9*0.0095=0.7695W，这是已知条件，那么可以推算出允许的最大环境温度Ta=Tj-P*θj-a=150-0.7695*70=96.135℃。
当然，这是个理论计算的最大值，考虑到最大功率值的误差，以及实际PCB铜皮散热面积与规格书标称散热条件（叠层结构、铜皮面积1”x1” FR4）的差异，一定要考虑降额设计（比如最高结温降为125℃，再预留20摄氏度的设计裕量，总计降额45℃，所以环境温度最高96-45=51℃，这里的环境温度是指装配好的整机条件下，MOS管周围空气的温度，而不是指室温，这与整机的结构设计、发热量、散热能力有关）和实际验证。
3 P5 j$ W5 V) V' w" M

流川枫

SI7149ADP-T1-GE3看规格书，最大Rds（on）=0.0095Ω （VGS=-4.5V）
在平均电流为9A的情况下，消耗功率P=9*9*0.0095=0.7695W
根据SI7149ADP-T1-GE3规格书里面的热阻最大为 25℃/W
( Q# h2 O$ @: o( Z# R- Y* Z因此外壳温度升高25℃/W  *  0.7695W  = 19℃
5 H7 c1 M! Q2 i7 t: _- }! E这个意思是说没有这器件，PCB板的温度是40℃，那么加上这个器件之后，器件外壳的温度是40℃+19℃ =59℃

也就是说如果你的板子本身就不咋烫的话，应该没啥问题。
, K; a$ ]9 L6 t3 i. C7 D- b
: Z8 o3 g# g; W2 p! G7 q# @$ f/ b如果您觉得我说的有道理，可以扫描我的头像，关注下我的个人微信公众号，会不定期总结一硬件的知识。

炊烟袅袅飘飘

一楼给力，要看看环境温度多少，一般不要超过0.9倍的结温，要不就要加散热措施了

ljyxzz

感谢大家的回复

amaryllis

从各位大大手下又学到了新知识

流川枫

topwon 发表于 2020-3-17 09:42
根据SI7149ADP-T1-GE3规格书里面的热阻最大为 25℃/W9 a( f. \) r. z3 ?' t
  x7 H/ z; H9 `. E- C因此外壳温度升高25℃/W  *  ...

7 D$ L# A3 a/ c你说的是对的，我确实说错了，好久没算过这个了，差点误人子弟啊

topwon

流川枫 发表于 2020-3-17 15:50
你说的是对的，我确实说错了，好久没算过这个了，差点误人子弟啊

( A; D  h3 I0 R" r! Z% a% _- W也不用太自责，大家都有偶尔犯迷糊的时候。搞的太严肃发论文一样，大家都不敢发言了反而没意思了啊，哈哈。
关于这个实际验证校准(实际PCBA的散热能力与参考设计肯定有差异）的方法，因为Tj不方便实测，我考虑可以Tc外壳温度来做基准:
4 c" ~0 s+ e) f9 i6 e! Y, q# E先用参考的θj-a’和θj-c’的差值计算出参考的θc-a’=θj-a’ - θj-c’=70-2.6=72.4℃/W。
4 ~7 f8 Y) S! M$ Z然后实际测算θc-a=（实际外壳温度-实际环境温度）/实际功耗，实际功耗用mos管实际流过的电流乘以SD压降。比如θc-a=（98℃-45℃）/(9.2A*0.06V)=96℃/W。
1 ^- F" n# W. \& P1 |) q( S4 U% |' G最后，假定参考测试环境与实际测试环境的差异是固定的，符合一个比例关系，那么实际θj-a=θj-a’ *（θc-a/θc-a’）=70*（96/72.4）=92.8℃/W。

超級狗

流川枫 发表于 2020-3-17 15:50
- o. t" u, V$ h# i% \/ g) [$ u, M# J. k你说的是对的，我确实说错了，好久没算过这个了，差点误人子弟啊

Ta=Tj-P*θj-c=150-0.7695*70=96.135℃

不要太難過，他也是！
! s( k! D/ M* ~4 x  O2 W, V( Z
& n; y* d* {( }* m

topwon

超級狗 发表于 2020-3-18 08:24
不要太難過，他也是！

; U, O2 |" v( T; R- |0 g# d6 c好在只是笔误把a写成了c，算式和结果没错吧。
& m$ d- a; ]$ F! D

谭小明

可以在PCB上面打孔

GxxJm

但不管什么行业都有“三六九等”

love_change

不愧是高手过招，学习了，多谢

Snubber

topwon 发表于 2020-3-17 09:42
根据SI7149ADP-T1-GE3规格书里面的热阻最大为 25℃/W9 a( f. \) r. z3 ?' t
, {- _) V+ q6 u, e" k! `3 N- H因此外壳温度升高25℃/W  *  ...

8 T1 j. }+ U8 U0 D1 p5 a. i! N所以您这边最后计算的51℃环温可以理解成是MOS管的外壳温度吗？
" a+ S* y/ F$ D+ ~# e

topwon

Snubber 发表于 2020-4-12 14:06
: j& @5 x* l- V$ d  l! n所以您这边最后计算的51℃环温可以理解成是MOS管的外壳温度吗？

这里是Ta（temperature of air，指装配好的整机条件下，MOS管周围空气的温度），不是外壳温度Tc（temperature of case）。