ZHCAAN7A June   2020  – July 2021 LM60430 , LM60430-Q1 , LM60440 , LM60440-Q1

 

  1.   商标
  2. 1引言
  3. 2增强型 HotRod QFN – 经过优化的 EMI 性能
    1. 2.1 引言
    2. 2.2 增强型 HotRod QFN 封装
    3. 2.3 增强型 HotRod QFN 引脚排列
    4. 2.4 FCOL 封装与增强型 HotRod QFN 封装的 EMI 结果对比分析
  4. 3增强型 HotRod QFN - 针对制造进行了优化
  5. 4增强型 HotRod QFN - 针对热性能进行了优化
    1. 4.1 引言
    2. 4.2 增强型 HotRod QFN 热性能
  6. 5总结
  7. 6参考文献
  8. 7Revision History

增强型 HotRod QFN 热性能

LM60440 器件是业界超小的 4A、36V 转换器,封装尺寸为 3mm × 2mm。该封装尺寸可通过 QFN 封装技术和 PowerPad 实现。PowerPad 是 IC 中间的接地连接,用于改善散热(图 2-7)。

对称 QFN 引脚排列简化了布局,特别是用于实现经过优化的热设计。图 4-1 展示了 LM60440AQEVM 布局。蓝色轮廓代表 LM60440 IC 的位置。三个散热通孔位于 IC 下方,从 PowerPad 到接地平面。然后,PowerPad 通过 AGND 引脚(引脚 6)连接到更大的接地平面。此外,还使用顶角接地引脚从 IC 中散热。

GUID-A81A548E-B2CD-4151-B559-745729811096-low.png图 4-1 LM60440AQEVM 布局

图 4-2 展示了 LM60440AQEVM 的热像图。在 12V 输入、5V 输出、4A 负载下,IC 温度上升约 60⁰C。LM60440 和 LM60430 器件的最高运行结温为 150⁰C。在 VIN = 12V、VOUT = 5V、IOUT = 4A 的运行条件下,LM60440 器件在 87⁰C 时的效率将为 89%(图 4-3)。

GUID-3E488236-046D-4927-9704-CE7204E67B50-low.gif图 4-2 LM60440AQEVM 热像图(VIN = 12V,VOUT = 5V,IOUT = 4A)
GUID-49483611-DE5C-493D-A875-8CCEB0BCCF53-low.gif图 4-3 LM60440 效率与输出电流间的关系(VIN = 12V,VOUT = 5V,IOUT = 4A)

总功率耗散为 2.2W。使用的电感器是 XAL6060-682MEB,其 DCR 为 20.8mΩ。为了准确计算 IC 的温度特性,必须按照Equation1Equation2 单独计算 IC 的功率耗散。

Equation1. PDiss_IND = DCR × IOUT2 = 20.8mΩ × 42 = 332.8mW
Equation2. PDiss_IC = PDiss_Total – PDiss_IND = 2.2W – 332.8mW = 1.87W

IC 损耗为 1.87W。然后 PCB 的特征 θJA 可以按照Equation3 进行计算。

Equation3. θJA= TRise ÷ PDiss_IC = 61.9⁰C ÷ 1.87W = 33℃/W

LMR33630 和 LM60440 器件均采用 3mm × 2mm 封装。为了便于比较,针对 LMR33630 器件完成了类似的过程,图 4-4 显示了热像图。

GUID-E587F962-A9AD-4C02-97C8-E385D278CA7B-low.png图 4-4 LMR33630 热像图

经发现 LMR33630 θJA 为 38.6⁰C/W。与 FCOL 封装技术相比,增强型 HotRod QFN 封装的散热性能提高了大约 13%。图 4-5 显示了 LM60440 和 LM60430 最高负载电流与环境温度间的关系曲线。LM60440 器件能够在 85⁰C 下以满载电流运行,而 LM60430 器件能够在 100⁰C 下以满载电流运行。

GUID-E85CB599-8396-4AD7-9A15-109AB7E813F5-low.gif图 4-5 最高电流与环境温度间的关系