
一、温升的含义与作用
- 温升是指芯片在环境温度下工作时,内部温度随时间的提高趋势。温升过高会影响芯片的正常工作,并可能缩短使用寿命。
- 芯片的工作温度通常以设计产品的正常工作环境温度为参照,推算芯片内部结温是否超过允许的极限。
二、温升的计算思路(以具体器件为例)
- 以某款DC-DC降压转换器为例,输入24V、输出5V@1A的工况为基础。通过 datasheet 的效率曲线可获得工作状态下的效率η及相应的功耗损失。
- 若在该工况下 η≈0.93,则输出功率Pout = 5V × 1A = 5W,输入功率 Pin ≈ Pout/η ≈ 5W/0.93 ≈ 5.38W。热损耗功率 Ploss ≈ Pin − Pout ≈ 0.38W。
- 若要计算其他工况下的热损耗,只需知道相应的输出功率和效率,使用 Ploss = Pout(1/η − 1) 进行推算。
三、不同输出工况下的查表与注意事项
- 出来要查的并非只有某一个输出电压,若输出改变,损耗功率和效率曲线也会相应变化。应查阅对应工况的效率曲线,获得准确的损耗数据。
- 注意不同封装和不同PCB尺寸会带来不同的热阻,进而影响实际的温升。热阻参数(如θJA)随封装和厂商而异,需在热设计中结合具体封装来评估。
四、热阻与环境温度对结温的影响
- 结温TJ与环境温度TA之间的关系可通过热阻公式近似估算:TJ = TA + PD × θJA,其中PD为器件的热损耗功率,θJA为封装-板级的热阻。
- 常见的封装热阻数值示例:θJA 约在60℃/W(较小封装)到45℃/W(较大封装)之间,具体数值以实际封装规格为准。
- 以TA = 25℃为例:若 PD = 0.38W,ΔT ≈ 0.38 × θJA ≈ 17–23℃,TJ ≈ 42–48℃,应在正常工作范围内。
- 若最大热损耗功率较大(如手册给出的最大损耗功率约2.08W),同样的θJA下的温升会显著增加。以 θJA = 60℃/W为例,ΔT ≈ 125℃,TJ ≈ 150℃,可能超出芯片的允许结温。因此,封装选择和散热设计对热设计至关重要。
五、实际设计中的要点旋乐吧spin8
- 不要仅以室温(TA=25℃)作为唯一工作条件来评估热设计,应结合实际工作环境温度和可能的高温试验来估算 TJ 的运行范围。
- 不同输出电压和负载下的热损耗不同,应在设计阶段覆盖最不利工况的热分析,必要时增加散热措施(例如增加铜箔面积、铜层、热沉、风道等)。
- 封装选择与 PCB 布局对热耗能力有直接影响,选用散热性能更好的封装可提升可承受的热损耗功率。
如果还希望进一步优化,请结合具体芯片型号、封装、PCB布局以及实际工作温度范围,进行逐项的热仿真与实测对比,确保在Worst-case工况下芯片工作在安全温度区间内。