DC/DC評(píng)估篇損耗探討-封裝選型時(shí)的熱計(jì)算示例(1)

在此前的文章中介紹了損耗的發(fā)生部位以及通過計(jì)算求出相應(yīng)損耗的方法。從本文開始，將介紹根據(jù)求得的損耗進(jìn)行熱計(jì)算，并判斷在實(shí)際使用條件下是否在最大額定值范圍內(nèi)及其對(duì)應(yīng)方法等。原本之所以求損耗（效率），是為了確認(rèn)最終IC芯片和晶體管芯片的結(jié)溫Tj未超出最大額定值，并確認(rèn)電源電路在要求條件下準(zhǔn)確且安全地工作。

封裝選型時(shí)的熱計(jì)算示例 1

使用在“電源IC的功率損耗計(jì)算示例”中計(jì)算得到的結(jié)果。為方便起見，下面給出計(jì)算損耗時(shí)的條件和損耗的計(jì)算結(jié)果。

電源IC的功率損耗總和

如右表所示，輸出電流IO為2A。工作環(huán)境溫度Ta為最高85℃。在這樣的條件下，電源IC的封裝考慮采用HTSOP-8封裝。HTSOP-8是標(biāo)準(zhǔn)的表面貼裝型SO封裝，是背面露出金屬板的封裝類型。

熱計(jì)算說到底是求IC芯片的結(jié)溫Tj。在IC的技術(shù)規(guī)格書中，多會(huì)提供容許損耗曲線圖，容許損耗最終也會(huì)歸結(jié)到Tj。下面是Tj的計(jì)算公式。不難看出這個(gè)公式并非特殊的公式，而是普遍的用來表示Tj的公式。

Tj＝Ta＋θja×P

Ta：環(huán)境（周圍）溫度 ℃，θja：接合部－環(huán)境間熱阻 ℃/W，P：消耗（損耗）功率 W

熱阻值是計(jì)算所需的信息。多數(shù)情況下會(huì)在IC的技術(shù)規(guī)格書的條件中有提供。下表是從技術(shù)規(guī)格書中摘錄的。此外，這里還提供了這些條件下的容許損耗曲線圖。

從所提供的內(nèi)容可以看出，熱阻θja因安裝PCB板的層數(shù)而異。本文中的假設(shè)前提為1層PCB，因此使用“條件①”來計(jì)算。

Tj＝Ta＋θja×P?85℃＋189.4℃/W×1.008W＝275.9℃

Tjmax為150℃，因此從計(jì)算結(jié)果看嚴(yán)重不符合。先在公式中試著代入數(shù)值進(jìn)行了計(jì)算，在列舉條件過程中就可以看出其結(jié)果。在容許損耗曲線圖中，一個(gè)損耗1.008W的線已經(jīng)超出了①條件下的容許范圍。另外，Ta＝85℃的線與①的交點(diǎn)，表示①的條件下的容許功率，可以一目了然地看出，1.008W已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個(gè)范圍。進(jìn)一步講，當(dāng)知道θja為189.4℃/W時(shí)，損耗1.008W的話僅發(fā)熱量就能超過Tjmax的150℃限值，這種條件下是無(wú)法實(shí)際使用的，這在計(jì)算前就已經(jīng)看出來了。

不過，通過該計(jì)算可以明白“將什么、做到怎樣的程度、如何做比較好”，因此還是有必要計(jì)算的。

很顯然，為了完成滿足要求規(guī)格的設(shè)計(jì)，必須采取散熱對(duì)策，所以下一篇文章中將介紹對(duì)策示例。

審核編輯：湯梓紅