Por que o PCB é tão grande neste SMPS?

Em um post sobre dissipação de calor em um regulador linear, uma resposta forneceu esses pequenos smps equivalentes a pinos. Foi uma ótima resposta, e provavelmente vou pedir algumas.

Estou me perguntando, por que há tanto espaço vazio? Parece não precisar de camadas extras - exceto talvez um terreno - e parece que poderia ser muito mais compacto.

Existe algo acontecendo que não é óbvio em sua aparência?

edit : para ser claro, eu não era o OP do post vinculado. Apenas emprestando-o para esta pergunta de acompanhamento.

Todo esse cobre na parte traseira (a mais à esquerda das três fotos) está atuando como um dissipador de calor para o CI de comutação.

Se você ler as folhas de dados para esse tipo de IC, elas geralmente especificarão uma determinada área de cobre a ser conectada ao pino de aterramento (ou possivelmente a tensão de entrada) para fornecer dissipação de calor adequada.

Já que você parece novato em comutadores, darei algumas informações. Primeiro, não crie um, a menos que você saiba o que está fazendo. Não é magia negra, mas é fácil criar um gerador de ruído de banda larga RF, se você errar. Vamos para o DigiKey, clique em clique ...

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Em estoque: 6,573

Uau! Sim, eles são bastante populares. A compra de um switcher pronto economiza tempo de design e você pode ter certeza de que funcionará. Existem saídas fixas ou ajustáveis ​​(basta adicionar os resistores de feedback).

Por exemplo: este faz o que você quer e barato!

Quer alguns 3.3V do seu 5V? Confira este .

É de alta tecnologia, você tem 2 cápsulas, o preto é o chip conversor e, como foi fabricado o meu Murata, tudo fica em uma ferrita multicamada que atua como indutor, PCB e base de montagem. A coisa toda ocupa 3,5 mm x 3,5 mm.

Agora, você parece impressionado com o LM2596, vamos verificar este:

• Tem cerca de 20 anos. Ele alterna com uma frequência que hoje seria considerada bastante baixa (150 kHz), portanto exigirá valores mais altos de indutância e capacitor, para que o tamanho completo da solução seja volumoso.
• Além disso, ele usa um comutador bipolar NPN em vez de um NMOS mais moderno, por isso será menos eficiente e a tensão de entrada precisará ser maior que a tensão de saída em alguns volts.
• Não é síncrono (o comutador inferior é um diodo e não outro NMOS), portanto a eficiência em baixas tensões de saída, quando o diodo conduz uma parte significativa de todo o período, será menor do que em um projeto síncrono. Além disso ... você precisa adicionar um diodo de potência à sua placa, esfriar, etc.

Compare o tamanho da solução (aproximadamente a mesma corrente) entre o LM2596 e os chips mais modernos. Frequência mais alta realmente diminui os indutores e os limites!

Agora, por favor, não pense que estou dizendo que o LM2596 é uma porcaria. É um design antigo, mas comprovado, robusto e funciona. Eles ainda vendem toneladas deles. Mas não o use em equipamentos portáteis / alimentados por bateria, onde é agradável ter um pouco mais de eficiência.

Além disso, se você comprar módulos de baixo custo como o da fleabay, divida todas as especificações por 2 ou 3. Você pode apostar que as tampas eletrolíticas no módulo à direita não serão 105 ° C, longa vida útil, baixo ESR, de alta qualidade, mas a porcaria mais barata que eles poderiam receber.

Agora, o EzSBC que você postou. Bem, eu não compraria esse. Primeiro, o layout é ruim. Olhe para as vias de terra dos bonés. Ou melhor, as vias que deveriam estar lá, mas não estão lá. Você pode esperar um ruído HF extra na saída, comparado a um bom layout. Isso me faz pensar que o designer não está realmente familiarizado com os comutadores, é como um trabalho paralelo ou algo assim.

Além disso, é duas vezes mais caro do que o que publiquei, que vem de uma empresa respeitável, que se pode supor saber o que está fazendo. Confira caras como Murata Power Solutions ou módulos Traco Power na Farnell / Mouser, etc.

Basicamente, verifique os "conversores DC-DC de montagem em placa" no seu revendedor online favorito ...

especificações:

• Substituição imediata do LM7805 de 3 terminais ou regulador de tensão linear equivalente.
• Corrente de saída 1A garantida
• Ampla faixa de tensão de entrada de 4.5V a 17V
• Alta eficiência, superior a 70% para cargas superiores a 1mA, pico de eficiência atingido de 90% a 300mA de corrente de carga.
• Desligamento térmico e proteção de limite de corrente

Portanto, se estiver usando apenas 300mA a 5V ou 1,5W, ele deverá dissipar apenas 10% de perda ou 150mW. Mas se usar 1A ou 5W e as especificações estiverem entre 70% e 90%, as perdas poderão ser de 20% + / -? ou 1W +/-? então você deve considerar como dissipá-lo com uma fita térmica para evitar curto-circuitos nas vias para um pequeno dissipador de calor ou chassi.

Mas considere o regulador linear 7805 com uma queda de tensão de entrada de 7V de 12V a 5V, em 1A a carga é de 5W, mas a perda do regulador é de 7W !! , então isso é muito mais eficiente.

Portanto, dependendo da sua aplicação, você PODE necessitar de um dissipador de calor com um clipe não condutor para garantir a pressão de contato, como por exemplo uma fita condutora térmica 3M para algumas especificações da folha de dados.

mas, novamente, eles são baratos; portanto, se 1W é executado a 90'C = Tjcn para esta área de cobre (suposição com base na experiência), pode queimar seu dedo e não durar tanto tempo, mas eu disse que eles eram baratos?