ZHCAB20 November   2020 LM61460-Q1 , LM63615-Q1 , LM63625-Q1 , LM63635-Q1 , LMR33620-Q1 , LMR33630-Q1

 

  1.   摘要
  2.   商标
  3. 1 引言
  4. 2 热管理的目标
  5. 3 结温计算
    1. 3.1 稳压器结温 (TJ)
    2. 3.2 环境温度 (TA)
    3. 3.3 功率损耗 (PD)
    4. 3.4 热阻 (θJA)
      1. 3.4.1 热指标
  6. 4 封装类型
  7. 5 PCB 铜散热器
  8. 6 PCB 布局技巧
  9. 7 估算和测量 θJA
    1. 7.1 简单指南
    2. 7.2 数据表曲线
    3. 7.3 简化热流电子表格
    4. 7.4 在线数据库
    5. 7.5 热仿真器
  10. 8 测量热性能
    1. 8.1 热像仪
    2. 8.2 热电偶
    3. 8.3 内部二极管
  11. 9 热设计示例
  12. 10结论
  13. 11参考文献

功率损耗 (PD)

功率损耗可通过Equation2 计算得出。

Equation2. GUID-20201105-CA0I-WVSB-KTVP-LXQHZD4MDKWN-low.gif

转换器的效率用 η 表示。如前所述,效率在某种程度上由设计人员控制。最大输出功率 (VOUT × IOUT) 由应用设置,但也有机会选择效率较高的器件。显然,效率越高,功率损耗也越低。较低的输入电压有助于提高稳压器的效率。例如,如果直流/直流转换器的输出为 3.3V,则使用 5V 导轨为转换器供电(而不是像 12V 这样更高的电压)将有助于提高效率。开关频率对转换器中的损耗也有很大影响。选择较低的开关频率将降低频率相关损耗。此处的权衡是需要一个较大的 LC 滤波器,这会增加解决方案的大小,并可能增加成本。降低功率损耗也会为系统带来其他好处。由于产生的热量较少,其他元件将经历较冷的环境,有助于提高整体可靠性。公式中使用的效率见数据表或在实际操作条件下进行测量。在某些情况下,公布的效率包括电感器中的损耗。如果已知电感器电阻,则可使用Equation3 计算出这些损耗的近似值。

Equation3. GUID-20201105-CA0I-2GVM-NLSF-QXCCWNNKBQH6-low.gif

只需从Equation2 中减去Equation3,即可得到稳压器中的近似功率损耗。尽管总电感器功率损耗包括交流损耗和直流损耗,但在本示例中,仅考虑直流功率损耗,如电感器的规定电阻所示。如果需要更精确的电感器损耗模型,应咨询电感器制造商。

通常,大多数数据表中给出的效率是在 25°C 的环境温度下测出的。温度较高时,效率会有所降低。很多时候,稳压器制造商可以提供温度升高后的效率数据,以帮助用户计算功率损耗。在任何情况下,公布的曲线都可用于估算特定用户条件下的效率,但考虑到在更高温度下进行的操作,这个数值可能减少一两个点。表 3-1 提供了稳压器运行条件如何影响效率的指南,可用于估算数据表中未给出的条件下的效率。

表 3-1 效率随系统参数的变化
条件对效率的影响
输入电压随电压升高而降低
输出电压随电压升高而提高
开关频率随频率升高而降低
环境温度随温度升高而降低