손실과 발열: 방열판까지 계산하기

손실 계산

도통 손실: P_cond = I_rms² × Rds(on)(뜨거울 때)

Rds(on)은 온도가 오르면 1.5~2배가 됩니다. 데이터시트의 25℃ 값이 아니라 100℃ 근처 값을 씁니다.

스위칭 손실: P_sw ≈ ½ × V × I × (t_rise + t_fall) × fsw

게이트 드라이버 전류가 크면 전환 시간이 짧아져 손실이 줄지만, 링잉과 EMI가 커집니다.

온도 계산

Tj = Ta + P × Rθ

열이 지나가는 길의 저항을 더합니다: 접합 → 케이스(RθJC) → 방열 패드(RθCS) → 방열판 → 공기(RθSA).

예) P = 3W, Ta = 40℃, 총 열저항 25℃/W → Tj = 115℃. 최대 정격 150~175℃에 여유가 있습니다.

PCB 방열

방열판 없이 PCB로 열을 뺄 때는 MOSFET 패드 아래 구리를 넓게 깔고, 써멀 비아를 촘촘히 박아 반대층으로 열을 보냅니다. 2oz 구리와 4층 보드가 크게 도움이 됩니다.

확인

계산 뒤에는 반드시 열화상 카메라나 열전대로 최대 부하 장시간 시험을 합니다. 밀폐 케이스에 넣으면 주변 온도가 크게 오르는 것도 고려합니다.