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2021.04.27 Siパワーデバイス

PMDEパッケージの実機評価

Si-ダイオード向け小型・高放熱パッケージ「PMDE」の評価

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この記事のキーポイント

・この比較評価において、PMDEはより小型にも関わらずパッケージ温度Tcと効率はPMDUと同等であった。

・効率が同等ならばTjも同等であると推測でき、PMDEはより小型でありながらPMDUと同等の放熱性能を発揮していることを示す。

車載用LEDドライバBD81A44EFV-Mとその評価ボードを用いて、PMDUとPMDEの発熱と効率の比較評価の結果を示します。

回路図およびPCBレイアウト

BD81A44EFV-Mの評価ボードにおけるLED駆動回路(DC-DC部)を示します。このEDドライバは、昇降圧型DCDCコンバータにより出力電流をコントロールします。この回路においてダイオードD1およびD2に、PMDEパッケージ品のSBDであるRBR2VWM40ATFと、PMDUパッケージ品SBDのRBR2MM40ATFを使い比較を行います。これらのSBDは内部素子が同じで、パッケージが異なるだけです。

BD81A44EFV-Mの評価ボードにおけるLED駆動回路(DC-DC部)とダイオードD1およびD2
BD81A44EFV-Mの評価ボードにおけるLED駆動回路(DC-DC部)とダイオードD1およびD2

また、この評価ボードのPCBレイアウトも示します。評価ボードは全4層構成で、表面と4層目(裏面)の銅箔厚は70µm、2層目と3層目は35µmです。1層目のパターンは図が示す通りで、2、3、4層目は74.2µm□の正方形パターンになっています。ダイオードD1およびD2の実装位置はピンク色で示してありまます。この位置に、RBR2VWM40ATF(PMDE)とRBR2MM40ATF(PMDU)をそれぞれ実装して比較評価を行いました。

BD81A44EFV-Mの評価ボードのPCBレイアウト
BD81A44EFV-Mの評価ボードのPCBレイアウト

発熱比較

評価ボードにおいて動作時の、PMDUおよびPMDEのサーモグラフ測定結果(パッケージ温度Tc)を示します。

評価ボードにおけるPMDEとPMDUのサーモグラフによるTcの比較
評価ボードにおけるPMDEとPMDUのサーモグラフによるTcの比較

PMDEとPMDUのTcの差はわずかで、その温度差は降圧側⊿Tc(D1)=1.7℃、昇圧側⊿Tc(D2)=1.2℃を示しました。PMDEはより小型のパッケージにも関わらず効率よく基板に放熱することで、パッケージ温度TcをPMDUと同等に抑えることができています。

効率比較

効率の比較結果は、PMDEの効率ピークηpeak(PMDE)は88.6%、PMDUのηpeak(PMDU)は88.7%で、ほぼ同等の結果でした。使用したSBDは内部素子が同一(各温度係数が同じ)なので、素子温度Tjも同等と推測できます。つまり、今回の評価条件においてPMDEは従来のPMDUよりも小型でありながら、PMDUと同等の放熱性を発揮し熱暴走リスクを同等程度に抑えられていることが分かります。

評価ボードにおけるSBDのPMDEとPMDUの効率比較
評価ボードにおけるSBDのPMDEとPMDUの効率比較

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