DC-DC｜應用篇
使用線性穩壓器的電源設計要點 線性穩壓器IC的效率與熱設計
2026.02.04
線性穩壓器效率的計算方法
對於使用了線性穩壓器的電源，其效率可透過下面的公式計算得出。基本上效率η是輸出功率（POUT）與輸入功率（PIN）之比，這一原理無論對於線性穩壓器還是對於開關穩壓器都通用。其公式如下：
\(\eta = \displaystyle\frac{P_{OUT}}{P_{IN}} = \displaystyle\frac{V_{OUT} \times I_{OUT}}{V_{CC} \times (I_{OUT} + I_{CC})} \times 100[％]\)
VCC：輸入電壓 [V]
VOUT：輸出電壓 [V]
IOUT：輸出電流 [A]
ICC：IC的電路電流 [A]
作為條件，當ICC相對於IOUT非常小（ICC≪IOUT）時，可用下面的公式計算：
\(\eta = \displaystyle\frac{V_{OUT}}{V_{CC}}\times 100[％]\)
透過公式可以看出，輸入輸出之間的電壓差越小，效率越高。但是需要在考慮到輸入輸出電壓差對工作特性的影響的前提下來確定。
線性穩壓器IC的熱設計
在使用了線性穩壓器IC的電源設計中，熱設計是不可或缺且至關重要的考量因素。本節將介紹基於熱特性參數ΨJT的熱計算方法，以及基於熱阻θJA的熱計算方法。
要想確保高可靠性工作，就需要確保IC的接面溫度TJ不超過絕對最大額定值TJMAX150℃＊1。TJ的估算可透過以下兩種方法計算得出。
*1：這裡指的是BDxxIC0系列的情況。請務必針對每種IC確認其技術規格書。
使用熱特性參數ΨJT的熱計算
透過測量表面溫度來估算IC的TJ時，需使用熱特性參數ΨJT進行計算。若能將熱電偶牢固地固定在封裝上表面中心位置，即可精確測量封裝上表面中心溫度TT，從而運用熱特性參數計算出高精度的TJ值。
\(T_J = T_T + \psi_{JT} \times P[℃]\)
TT：封裝上表面中心溫度 [℃]
ΨJT：結點至封裝上表面中心的熱特性參數 [℃/W]
P：IC的功耗 [W]
P表示IC的功耗，可透過下面的公式計算得出：
\(P = (V_{CC} – V_{OUT}) \times I_{OUT} + (V_{CC} \times I_{CC}) [W]\)
VCC：輸入電壓 [V]
VOUT：輸出電壓 [V]
IOUT：輸出電流 [A]
ICC：IC的電路電流 [A]
另外，連續可輸出的最大電流值可透過下面的公式計算得出：
\(I_{OUT(MAX)} = \displaystyle\frac{T_{J(MAX)} – T_T}{(V_{CC} – V_{OUT}) \times \psi_{JT}} [A]\)
TJMAX：接面溫度的絕對最大額定值 [℃]
TT：封裝上表面中心溫度 [℃]
ΨJT：結點至封裝上表面中心的熱特性參數 [℃/W]
VCC：輸入電壓 [V]
VOUT：輸出電壓 [V]
使用熱阻θJA的熱計算
利用熱阻θJA可輕鬆估算出TJ。
\(T_J = T_A + \theta_{JA} \times P[℃]\)
TA：環境溫度 [℃]
θJA：結點至周圍環境的熱阻 [℃/W]
P：IC的功耗 [W]
另外，連續可輸出的最大電流值可透過下面的公式計算得出：
\(I_{OUT(MAX)} = \displaystyle\frac{T_{J(MAX)} – T_A}{(V_{CC} – V_{OUT}) \times \theta_{JA}} [A]\)
TJMAX：接面溫度的絕對最大額定值 [℃]
TA：周圍環境溫度 [℃]
θJA：結點至周圍環境的熱阻 [℃/W]
VCC：輸入電壓 [V]
VOUT：輸出電壓 [V]
熱特性參數ΨJT與熱阻θJA的實測值示例
下表所示的熱特性參數ΨJT及熱阻θJA是在特定PCB（印刷電路板）上測得的值。散熱性能會因PC參數、銅箔佈局、元器件配置、外殼形狀及周圍環境等因素的影響而變化，因此熱特性參數和熱阻值也會隨之改變。因此需要考慮到該數值可能與在實際電路板上的測量值存在差異。
此外測量所用PCB的規格如下。全部適用於HTSOP-J8封裝，依次為1層（1s）電路板（符合JESD51-3/-7標準）、2層（2s）電路板（符合JESD51-3/-5/-7標準）、4層（2s2p）電路板（符合JESD51-3/-5/-7標準）。
DC-DC
基礎篇
- 升壓型DC-DC轉換器的最大輸出電流 －前言－
- 升壓型DC-DC轉換器關斷時的工作
- 升壓電源負載短路引發的問題及其保護電路 －前言－
- 降低升壓電源輸出中的開關雜訊 －前言－
- 升壓型DC-DC轉換器的輸出漣波電壓 －前言－
- 開關穩壓器的基礎
- 輸入輸出電壓和元件常數對最大輸出電流的影響
- 線性穩壓器的基礎
- 總整理
- 電源電路的七大標配：從低雜訊型到升壓型！
- 何謂DC/DC轉換器？
設計編
評估篇
應用篇
- 使用線性穩壓器的電源設計要點
- 案例1：手工焊接導致IC和週邊元件受損
- 何謂LDO線性穩壓器的並聯
- 線性穩壓器的簡易穩定性優化方法 —前言—
- 使用通用電源IC實現電源時序控制的電路
- 使用浮接型線性穩壓器進行電源設計時的要點 —前言—
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