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2019.12.25 DC/DC

封裝選型時的熱計算範例 2

損耗探討

繼上一篇文章“封裝選型時的熱計算範例 1”之後,本文將作為“熱計算範例 2”,繼續探討為了使用目標封裝而採取的相對應策。

封裝選型時的熱計算範例 2

首先,為了方便確認,給出上次的的損耗計算及計算結果、以及其條件下的熱計算結果。

電源IC的功率損耗總和

D5-13_graf01

使用條件

D5-13_graf02

熱計算公式

Tj=Ta+θja×P

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

D5-13_graf03

安裝PCB板、熱阻、額定損耗(PD)、Tjmax

D5-13_graf04

條件①下的熱計算結果

Tj=Ta+θja×P ⇒ 85℃+189.4℃/W×1.008W=275.9℃ →超出Tjmax=150℃,結果NG


這是上次的結果,實際上無需探討也知道275.9℃相對於Tjmax=150℃來說是完全NG的。

本次將基於上次的結果,在上述另一個PCB板條件②下進行計算。

PCB板②:4層PCB(2、3層銅箔,背面銅箔 74.2mm×74.2mm)

條件②:θja=40.3℃/W

Tj=Ta+θja×P ⇒ 85℃+40.3℃/W×1.008W=125.6℃ →Tjmax=150℃以下,結果OK

在條件②下,得益於4層PCB的散熱效果,熱阻從189.4℃/W降至40.3℃/W,降低了近4/5,因此,即使是Ta=85℃的條件,相對於Tjmax來說也具有約24℃的餘量。這也可以從上述額定損耗曲線圖中來確認,圖中紅色虛線所示的1.008W的線和Ta=85℃線的交點,位於條件②的額定損耗曲線內側。

這證明希望使用的封裝HTSOP-8是可以使用的,但需要採用4層的PCB。

雖然這兩次的範例有點極端,但透過這樣的計算和經驗積累,很快就會鎖定所需的大致條件。但是,要想拿出具體結論,計算損耗功率並進行熱計算當然是不容忽視的步驟。

重點:

・求出損耗是為了進行熱設計。

・採取散熱對策確保Tj不要超過絕對最大額定值。

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