器件環(huán)境溫度與負荷特性曲線很容易被忽視的問題

最近出差較多，寫文章手懶了，內(nèi)心很糾結(jié)，時時在自責，今晚毫無睡意，弄完了給北航出版社的目錄大綱后，補上一篇文章，聊表歉意，希望能對大家有所幫助。我們在設(shè)計電路的時候，一般會首先確定設(shè)備的運行環(huán)境溫度，比如-20℃—+60℃，而如果器件選型的時候，看到datasheet上寫的應(yīng)用環(huán)境溫度是75℃，千萬不要沾沾自喜，已為此器件絕對ok的話，那可能您就大錯而特錯了。

60℃那是整機的環(huán)境溫度，而器件本身的工作環(huán)境可就未必了，比如在散熱片附近工作的電解電容、功率器件附近的電阻都有類似問題?？偨Y(jié)為一句話：器件環(huán)境溫度≠設(shè)備環(huán)境溫度。還有的時候，從一些IC的datasheet上，我們會看到器件的應(yīng)用溫度范圍很寬，甚至有的達到80℃—150℃，于是，電路設(shè)計中就無所顧忌了，如此高的適應(yīng)溫度范圍，可能因溫度應(yīng)力而引起器件故障幾乎是不會發(fā)生的了。那您就又錯了。

打個比方，一個人，他的運行溫度范圍80℃是沒問題的，也就是說人在80度的情況下是不會死的，但是，80℃的情況下，跑百米沖刺、算雙重曲面積分的數(shù)學題、大段的背誦英語文章、背負100多斤的東西快走，您能做得到嗎？而這些在10來度的時候都是些可以easy完成的事情。這說明了什么？說明了人的使用溫度雖然寬，但在高溫情況下，是不能被滿負荷使用的。于是就有了如下的負荷特性曲線1。圖中T1—Tmax的這一段溫度區(qū)間，器件仍然是可以用的，但是不能滿負荷工作，電路設(shè)計時要特別注意這一點。而T1-Tmax斜線段的斜率又決定于器件的散熱能力，它是熱阻的倒數(shù)。

另外，在電路設(shè)計中，器件的功率、電壓等參數(shù)都會降額，具體降額方法本人博客中已有其他文章專門介紹。這里補充說的是降額之后的負荷特性曲線也要隨之發(fā)生變化（如上圖的曲線2）。電路設(shè)計中對器件的使用，在T2—T3的溫度區(qū)間中，器件功耗就需要隨溫度升高按一定斜率遞減。做不到這一點，器件的使用可靠性就不能保證了。

這是一個很簡單，但有很容易被忽視的問題。器件廠商也都鬼精鬼精的，在datasheet上他們很少給出這條曲線，但會給出Tmax、Pmax和Rj這三個指標，根據(jù)這三個指標，可以描出上圖的負荷特性曲線，不過沒了明確的圖形指示，就容易讓人忽視這一段高溫下的性能下降，從而帶來無端的設(shè)計故障。本文謹將此作一個提醒。