2 LM5013 PCB 比较和热性能

LM5013-Q1EVM 旨在展示图 2-1 中所示的小型解决方案尺寸，德州仪器 (TI) 可为高压稳压器提供这种尺寸。小尺寸（如图 2-2 所示）会导致热性能降低。LM5013-Q1 具有超低 IQ 的 100V 输入、汽车类 3.5A 非同步降压直流/直流转换器包含的图（图 2-3）展示了增大 PCB 铜面积如何降低 R_ΘJA。数据表中还展示了用于执行热分析的公式。

图 2-1 LM5013-Q1EVM 原理图

图 2-2 LM5013-Q1EVM 3-D 图像

图 2-3 LM5013 R_ΘJA 与铜面积之间的关系

图 2-4 显示了 LM5013-Q1EVM 在 48V 输入和 1.75A 负载下的相应温升。IC 功率损耗确定为 1.02W，相当于 21.6cm² 4 层电路板的大约 32.83°C/W R_ΘJA。此计算基于从所进行的热捕获中得出的 IC 估算结温（外壳顶部温度）。

图 2-4 LM5013-Q1EVM 的温升（21.6cm²，4 层电路板）

图 2-4 显示了在 48V 输入和 1.75A 负载下实验性 LM5013-Q1 PCB 设计中的相应温升。PCB 层堆叠与 LM5013-Q1EVM 相同，但相应的电路板尺寸从 5.7cm x 3.8cm 更改为 8.7cm x 12.7cm。此外，电感器的物理占用空间保持类似，但典型 DCR 从 64mΩ (Wurth 74437368220) 降至 55mΩ (Coilcraft XAL6060-223ME)。对于 110cm² 4 层电路板，1.05W 的 IC 功率损耗相当于大约 21.40°C/W R_ΘJA。

图 2-5 实验性 LM5013 PCB 3D 图像

图 2-6 实验性 LM5013 PCB 上的温升（110cm²，4 层电路板)

如图所示，增大实验性 PCB 铜面积会使外壳温度降低，从而将近似结温降低了 11°C。在考虑热优化或分析时，还需要考虑其他注意事项，即设计中使用的功率电感器以及降压二极管。