探討幾個(gè)因素對PCB散熱的影響

溫度是限制器件功率和性能的關(guān)鍵因素之一。任何功率類芯片應(yīng)用工程師在設(shè)計(jì)時(shí)都要注意熱阻的問題。當(dāng)θJC已經(jīng)相對較低的時(shí)候，θJA的降低就尤為重要，而熱阻θJA是高度依賴于PCB的設(shè)計(jì)。下文以TSSOP28為例，通過幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，探討幾個(gè)因素對散熱的影響。下圖A是幾乎走線很少的理想板子，B是周邊走線，靠中間散熱pad和上下散熱，C是擴(kuò)大散熱面積。

表右側(cè)是熱阻測試結(jié)果。

過孔相同的前提下，對5個(gè)大小相同的板子做對比，ABCD為4層板，對比結(jié)果如上圖。

結(jié)果上看到幾個(gè)結(jié)論

4層板比2層板有顯著散熱作用；

Dog bond對散熱的幫助，雖然從絕對值上看不大，但是隨著功耗的增加，相對比例上幫助散熱有不少作用，這個(gè)值得強(qiáng)調(diào)的是top層芯片左右是pin腳無法散熱，上下方向盡量不要走線，盡可能的增大dog bond面積。

頂部和底部的阻焊層散熱有作用；

鋪銅面積對散熱有幫助；

除了以上因素過孔的大小，數(shù)量和通孔結(jié)構(gòu)也影響散熱，下圖展示2層板和4層板過孔對散熱的影響曲線。

從圖可以看出，過孔數(shù)量是有個(gè)平衡點(diǎn)的，太多的過孔未必能改善熱傳遞。另外這個(gè)是跟封裝尺寸有關(guān)的，以0.33mm（13mil）過孔為例，示例如下

另外散熱是die向周邊傳導(dǎo)，下圖是個(gè)2層板的熱輻射圖，供參考導(dǎo)熱設(shè)計(jì)。

原理圖設(shè)計(jì)對散熱的幫助：

除了PCB和散熱片設(shè)計(jì)，還有要關(guān)注電路的設(shè)計(jì)。帶電池的音箱為例，發(fā)熱量最大的兩個(gè)芯片是DC-DC升壓和功放。特別市場需求功率越來越大，例如功放輸出2X25W（THD+N=1%）的需求，需要電池升壓芯片到16V左右。

從電池電壓升壓到16V，并持續(xù)拉大電流時(shí)，芯片效率會隨著發(fā)熱上升而逐漸降低，并且本身壓差越大升壓芯片效率越低，效率越低發(fā)熱量就會繼續(xù)加大。

同樣功放的原理也是一樣，輸出端PWM波形的高低電平就是PVDD和GND，PVDD越高效率越低，功放越容易發(fā)燙。

所以如果PVDD電壓變低，既能解決DCDC的效率問題，也能解決功放的效率問題，一石二鳥的雙贏。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，可以利用ACM3108的CLASS H功能，這個(gè)功能的原理如下：

ACM3108根據(jù)音樂信號特點(diǎn)，提供了控制信號控制芯片的FB，從而控制升壓PVDD

隨著PVDD的變化，升壓和功放的效率雙雙提高，播放音樂時(shí)，整體發(fā)熱量大幅度降低，同時(shí)播放時(shí)長也得到40%左右的提高。