ZHCABD6 February   2021 TPS541620 , TPSM5D1806 , TPSM82810 , TPSM82813 , TPSM82816 , TPSM82821 , TPSM82822 , TPSM82823

 

  1. 1引言
  2. 2热性能
  3. 3 输出电流能力
  4. 4结论

2 热性能

热性能

电源模块通常将电感器安装在封装顶部。因此，除了 IC 损耗外，直流电阻 (DCR) 产生的热量和电感器中的磁芯损耗也会增加封装的总功耗。与 IC 和电感器并行排列的更大分立式解决方案相比，在同样的工作条件下，模块面临着通过更小的表面积散发更多热量的挑战。这会导致模块内 IC 温度显著升高，而在高负载电流下，模块内耗散的功率量会增加，因此温升会更高。由于电感器和 IC 的温度都有最大额定值，因此模块在较高环境温度下可以提供的最大输出电流存在限制。

为了让模块在效率和最大可输出电流方面能够与分立式解决方案一争高下，模块解决方案中具备低结至环境热阻 (RƟJA) 就至关重要。RƟJA 是用来衡量将模块热量转移到周围环境难易程度的指标。RƟJA 是用来衡量热性能的指标。

GUID-20210205-CA0I-8NKL-1RXF-4WFNMCJSZKVM-low.gif图 2-1 结至环境热阻
RƟJA 由两条平行的热阻路径组成：1) 结至外壳顶部 – 外壳顶部至环境（表示为 RƟJCTA）和 2) 结至外壳底部 – 外壳底部至 PCB – 以及 PCB 至环境（表示为 RƟJCBPA）。

Equation1. GUID-20210205-CA0I-SG6Z-DHN2-WCHRJMDMCD4C-low.gif

由于模块的大部分热量都通过 RƟJCBPA 耗散，极少通过模块顶部耗散，因此 RƟJA 可近似等于 RƟJCBPA。

Equation2. GUID-20210205-CA0I-80V2-J4TH-B8Q3QQ0SJVG4-low.gif

其中，RƟJCB 是结到外壳金属焊盘的热阻，RƟCBP 是外壳金属焊盘到 PCB 的热阻，RƟPA 是 PCB 到环境的热阻。

RƟJCB 在模块封装开发过程中被尽量降低，在 PCB 设计和布局过程中应注意尽量减小 RƟCBP 和 RƟPA。添加接地层、增加铜层厚度以及在外露散热焊盘下添加通孔等方法，都可以通过 PCB 设计提高散热性能。

表 2-1 比较了模块 TPSM82822 与 TPS62822 的分立式 IC 的 RƟJA。可以看出，与高 K (JEDEC 51-7) PCB 上的分立式解决方案相比，该模块的 RƟJA 低了大约 20%。

表 2-1 结至环境热阻 (RƟJA)
热参数TPS62822TPSM82822
RƟJA 114.192.5

对模块的性能来说，选择合适的电感器也非常重要。TPSM82822 模块中集成电感器的选择是基于小尺寸、低 DCR 和低磁芯损耗进行的。