Documentación. Disipación de calor

[Carlos]

1. Disipación en circuitos impresos (PCB):
1.1 TI: Thermal Considerations for Surface Mount Layouts
1.2 TI: AN2020 Thermal Design By Insight, Not Hindsight
1.3 TI: Constructing Your Power Supply-Layout Considerations
1.4 TI: AN1520 A Guide to Board Layout for Best Thermal Resistance for Exposed Packages
1.5 electronics-cooling: Conduction heat transfer in a printed circuit board
1.6 electronics-cooling: Thermal Load Board Design Considerations
1.7 CUI: Design Considerations for Thermal Management of Power Supplies
1.8 ST: AN1703, Guidelines for using mosfet SMD packages

1.9 Cirrus: AN315, Thermal Considerations for QFN Packaged Integrated Circuits
1.10 Freescale: QFN (Quad Flat Pack No-Lead)


2. Programas de simulación
2.1 PCAnalyze. Software para analizar transferencia de calor en PCBs.
2.2 Solid Works
2.3 Texas Instruments WebTHERM, Online Thermal Simulation
2.3 Wikipedia. Thermal simulations for integrated circuits


3. Libros
3.1 Fundamentos de transferencia de calor 4ªed. Frank P. Incropera, David P. DeWitt. Pearson Educación.
3.2 Heat Transfer, John Holman, McGraw-Hill, 1968

 

[Carlos]

RESUMEN DE FÓRMULAS:

1. FORMULAS BÁSICAS:

1.1 Conductividad térmica de los materiales
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_thermal_conductivities

Material		Conductividad (W/ºC·m)
Cobre		390
Aluminio		205
Acero		50
Grasa térmica		0.9
FR4		0.250
Estaño/Plomo		50
Aire		0.026

   k = Conductividad térmica en vatios dividido por grado y metro [W/ºC·m]


1.2 Resistencia térmica

   R_th = dT / P

   R_th = Resistencia térmica en grados por vatio [ºC/W]
   dT = diferencia de temperaturas en grados centígrados [ºC]
   P = Potencia en vatios [W]


1.3 Aumento de temperatura

   T_hot = T_cold + R_th * P

   T_hot = Temperatura de la superficie caliente en grados centígrados [ºC]
   T_cold = Temperatura de la superficie fría en grados centígrados [ºC]
   P = Potencia transmitida, en vatios [W]




2. CONDUCCIÓN TÉRMICA

2.1 Conducción a través de una fina plancha plana

   

   R_th = L / k · S

   R_th = Resistencia térmica en grados por vatio [ºC/W]
   k = Conductividad térmica en vatios por grado y metro [W/ºC·m]
   L = Grosor de la plancha en metros [m]
   S = Superficie de la plancha en metros cuadrados [m2]




3. CONVECCIÓN

3.1 Convección natural en placa plana horizontal

   R_th = 860 / S

   R_th = Resistencia térmica en grados por vatio [ºC/W]
   S = Superficie caliente en centímetros cuadrados [cm2]

[Carlos]

Resistencias térmicas:
Lámina cuadrada de cobre de 35um. Conducción lateral:  R_th = 73 ºC/W
Lámina cuadrada de cobre de 35um. Conducción perpendicular de 1cm²:  R_th = 0.0009 ºC/W · cm2

Lámina cuadrada de FR4 de 1.6mm. Conducción lateral:  R_th = 2490 ºC/W
Lámina cuadrada de FR4 de 1.6mm. Conducción perpendicular de 1cm²:  R_th = 64 ºC/W · cm2

Vía de diámetro12mils, grosor de cobre 18um (0.5oz+plating), longitud 1.6mm:  R_th = 265 ºC/W