图24和图25显示了MOSFET在没有顶部散热器的情况下和顶部散热器时的温度变化。 在更高的电流下，没有散热器的低侧MOSFET比带有顶部散热器的MOSFET更热。 低侧MOSFET为20在 0A 下使用 60mm 散热器比不使用散热器时低约 30°C。 同样，与没有散热器的MOSFET相比，带有25mm散热片的MOSFET的温度要低22°C。
图24带和不带顶部散热器的低侧MOSFET温度变化。
高侧MOSFET为20在 0A 下使用 60mm 散热器比不使用散热器时低约 33°C。 同样，与不带散热器的MOSFET相比，使用25mm散热器时，MOSFET的温度要低26°C。
图25带和不带顶部散热器的高端MOSFET温度变化。
图 26 和 27 显示了 MOSFET 在没有和有背面散热器的情况下的温度变化。 在较高电流下，不带散热器的低侧MOSFET比带背面散热器的MOSFET更热。 低侧MOSFET为20在 0A 下使用 60mm 散热器比不使用散热器时低约 29°C。 同样，与没有散热器的MOSFET相比，带有25mm散热器的MOSFET的温度降低了23°C。
图26低侧MOSFET温度变化，带或不带底侧散热器。
高侧MOSFET为20在 0A 下使用 60mm 散热器比不使用散热器低约 31°C。 同样，带有 25mm 散热器的 MOSFET 比没有散热器的温度低 25°C。
图27带和不带底部散热器的高端MOSFET温度变化。
对于 60 毫米散热器，以下测量值为 20使用 3W （m·k） 和 6W （m·k） 间隙焊盘在 0A 负载电流下记录，以了解间隙焊盘厚度对热性能的影响。 两种不同的间隙垫是 KeraFlol 86 300 Softtherm 和 86 600 SoftTherm，如本 *** 开头的表 2 所示。
当顶部散热器将间隙焊盘从3W（m·k）更改为6W（m·k）（热阻约为原始的一半）时，观察到低侧MOSFET的温度下降了1分钟6%，高侧MOSFET温度降低35%（表15）。
表15带顶部散热器的间隙垫。
使用底部散热器时，测得低侧MOSFET的温度会降低约76%，高侧MOSFET温度降低约66%（表16）。
表16带底部散热片的间隙垫。
如前所述，PCB针对良好的导热性和散热性进行了优化，并可作为MOSFET的非常有效的散热器。 在存在多个热源且 PCB 的散热能力有限的实际应用中，这种方法通常是不可取的。 首选的散热方法是通过与PCB热连接的ECU外壳。 采用“顶部冷却”封装的MOSFET在热源（MOSFET）和散热器（外壳）之间实现了最低的热阻，允许在顶部MOSFET的裸露焊盘和散热器之间实现直接热连接，同时最大限度地减少热量流入PCB。
具有相同芯片但采用不同封装的MOSFET需要直接比较其热性能。 之前的所有测量都使用了NVMFS5C460NL，但该MOSFET在“顶部冷却”封装变体中不可用。 因此，选择NVMFS5C450N（SO-8FL裸露焊盘）和NVMJST3D3N04C（顶部散热封装，顶部裸露焊盘）进行以下测量。
NVMJST3D3N04C仅作为标准级器件提供，而NVMFS5C460NL是逻辑级器件。 在此应用中，标准级器件的效率预计略低于逻辑级器件。 尽管如此，由于损失并不大，因此只能比较热性能、NVMFS5C450N和NVMJST3D3N04C的差异。
表17包概述。
SO-8FL中NVMFS5C450N顶面的塑料表面积为317mm2，用塑料表面的底面NVMJS3D3N04C LFPAK10 TC（270mm2）。 两款器件的裸露焊盘尺寸大致相同。
高度为 25mm 的散热器用于以下测量，以避免散热器的任何限制，并最大限度地提高热性能以优化加热时的任何差异。
nvmfs5c450n)
表 18 和 19 显示了带和不带散热器的高压侧和低压侧 MOSFET （NVMFS5C450N） 的温度。 散热器安装在MOSFET（塑料外壳）的顶面上。
表18NVMFS5C450N - 无散热器。
表19NVMFS5C450N - 顶部 25 毫米散热片。
图28NVMFS5C450N - 带和不带散热器的低侧MOSFET温度。
图29NVMFS5C450N - 带和不带散热器的高端MOSFET温度。
图 28 和图 29 显示了使用安装在 MOSFET 塑料顶面上的散热器来改善低侧和高侧 MOSFET 的散热。
在 5在0A负载电流下，低侧MOSFET的温度比没有散热器的温度低约6°C，而高侧MOSFET的温度则低约8°C。 而在 20 年在0A负载电流下，低侧MOSFET的温度比没有散热器的温度低约40°C，而高侧MOSFET的温度低约37°C。
两种测量的热性能都在预期范围内，散热器可以显着降低MOSFET温度。 通常，由于栅极电荷较高，NVMFS5C450N开关速度较慢，因此温度高于之前使用NVMFS5C460NL测量的温度。 甚至导通电阻也略低。
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表 20 和表 21 显示了带和不带散热器的高压侧和低压侧 MOSFET （NVMJS3D3N04C） 的温度。 散热器安装在MOSFET（裸露焊盘）的顶面上。
表20NVMJST3D3N04C - 没有散热器。
表21NVMJST3D3N04C - 顶部表面有 25 毫米散热器。
图30NVMJS3D3N04C - 带和不带散热器的低侧MOSFET温度。
图31NVMJS3D3N04C - 带和不带散热器的高端MOSFET温度。
图30和图31显示了使用安装在MOSFET顶部裸露焊盘上的散热器来改善低侧和高侧MOSFET的散热。
在 5在0A负载电流下，低侧MOSFET的温度比没有散热器的温度低约8°C，而高侧MOSFET的温度低约10°C。 而在 20 年在0A负载电流下，低侧MOSFET的温度比没有散热器的温度低约40°C，而高侧MOSFET的温度低约37°C。
此外，在此测量中，热性能符合预期。 由于NVMJS3D3N04C和NVMFS5C450N使用相同的芯片，因此损耗和发热高于以前用NVMFS5C460NL测量的损耗，这是由于较高的栅极充电器导致的开关损耗更高。
图32比较了底部（NVMFS5C450N）和顶部（NVMJS3D3N04C）裸露焊盘与顶部散热器的低侧MOSFET温度。
图32NVMFS5C450N和NVMJS3D3N04C - 带散热器的低侧MOSFET温度
图33比较了底部（NVMFS5C450N）和顶部（NVMJS3D3N04C）裸露焊盘与顶部散热器的高端MOSFET温度。
图33NVMFS5C450N 和 NVMJST3D3N04C
高端MOSFET温度（带散热器）。
一般来说，无论使用底部还是顶部带有裸露焊盘的MOSFET，以及MOSFET封装顶部的散热器，这种特定PCB和设置的热性能都非常相似。 对于低侧MOSFET，底部裸露焊盘封装的性能略好于顶部裸露焊盘，反之亦然。
对于背面有裸露焊盘的MOSFET，大量的热量流入PCB，经过优化后成为有效的散热器。 MOSFET顶部塑料表面的散热器也有助于降低MOSFET温度。
顶部带有裸露焊盘的MOSFET在PCB和底面的塑料表面之间的热耦合相对较差。 然而，焊接到 PCB 上的引线也会让热量流入 PCB。 MOSFET顶部的裸露焊盘连接到散热器，可有效散热。
两种配置均通过MOSFET封装的底部和顶部进行热耗散。 对于裸底封装，MOSFET和PCB之间的热阻低于MOSFET和散热器之间的热阻。 对于顶部裸封装，反之亦然; MOSFET和散热器之间的热阻很低。 这导致在完全不同的配置下实现相似的热性能，并且可以对两种类型的封装实现有效的散热。
不同的测量和比较显示了连接到电源的散热器对MOSFET温度的影响。 根据结果，可以得出以下结论，这些结论对给定环境有效：
如果使用带有裸露底面焊盘的MOSFET，并使用热优化的PCB进行导热和散热，则无论是安装PCB的底面还是MOSFET的顶面，散热片的MOSFET温度相差都小于3°C。
MOSFET温度取决于散热器尺寸。
在20在 0A 负载电流下，使用 60mm 散热器的 MOSFET 温度比不带散热器的设置低约 30°C。
与没有任何散热器的设置相比，当使用25mm散热器时，MOSFET的温度降低了约15至20°C。
使用10mm散热器时，MOSFET比没有任何散热器的设置低10°C。
这种温度变化与三个散热器的热阻成正比。 它还表明，如果使用热优化的PCB布局，散热器需要一定的质量和导热性才能显着降低温度。
25mm 和 60mm 散热片 at 20在0A负载电流下，MOSFET的温差为6°C，低于最初预期。
不超过 15在0A负载电流下，25mm和60mm散热片之间的MOSFET温差相对较低，只有2°C左右。 负载电流高于15在0A时，温差最多增加约6°C。
这表明需要基于优点的散热器选择，以更好地平衡成本和热性能改进。
具有裸露顶部焊盘和散热器的MOSFET可实现与具有裸露底部焊盘的MOSFET相似的热性能，该MOSFET安装在热优化PCB上，散热器位于封装顶部。 如果要最大限度地减少流入 PCB 的热量，则顶部带有裸露焊盘的 MOSFET 是正确的选择，因为它们对安装在封装顶部的散热器的热阻最小。
所有测量都是一致的、可重复的，并且符合一般的理论预期。 这证明电气和机械设置都正常可靠地运行。
当然，测试设置与实际应用相去甚远，例如在带有散热器的定制铝制外壳内，其中电源是复杂ECU的一部分。 但是，它解释了不同参数的影响，例如散热器的热阻或间隙焊盘厚度对MOSFET温度的影响。 它还清楚地表明，通过将散热器安装在热源的顶部（在本例中为 MOSFET）或 PCB 的另一侧（假设 PCB 布局经过热优化，所有层上都有散热孔和更大的铜面积以允许散热流过 PCB），可以实现类似的性能。
如果要最大程度地减少流入 PCB 的热量，则应使用连接到散热器的 MOSFET，并带有裸露的顶部焊盘。
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