芯片温升估算与实际测试
芯片温升估算与实际测试
现在设备越来越趋于小型化设计,也就是单位体积下热功耗变大。但是电子产品最大的问题就是温度,大部分的电子用的时间长了,就会发热,电池也会随着使用时间越久,电池就会变得不耐用。
温度过高会使得电子产品的绝缘性能退化,元器件也会渐渐的损坏,材料变得老化。一般而言,过高的温度会使得电阻降低,这也是其的使用寿命会变短的原因。电子产品里面的变压器等其他的材料都会受到高温的影响,性能下降,机械强度也会随之降低,电极电流的增加,使得温度进一步升高,最后使得元器件功能失效。
LDO芯片产品
LDO是我们消费品电子等很多设备中都会用到的器件,因此对这个器件做热计算相关分析。
结温估算
请注意,我们以LM1117芯片,封装为SOT223封装来计算。(封装会影响LDO的热阻大小,热阻会导致器件产生温升)。
RθJA:这个指的是从芯片内部晶圆到空气的热阻大小;
RθJC(top):这个指的是从芯片内部晶圆到器件上表面的热阻大小;
计算
我们估算是用RθJA来估算的,具体如下:
TJ-TA=RθJA* PD
上式中:
- TJ是芯片结温;
- TA是环境温度
- PD是功耗
例如:LDO的输入是9V,输出是5V,负载电流大小是200mA,环境温度是25摄氏度,则此时的芯片结温估计是?
(1)芯片功耗PD=(9-5)* 200=0.8w 不考虑Iq电流
(2)TJ=TA+RθJA*PD=25+61.6 * 0.8=74.28摄氏度。
基于此,可以计算芯片在125摄氏度或者150摄氏度下的最大功耗是多少。
结温精确测试
我们估算是用RθJC来计算的,具体如下:
TJ-TC=RθJC* PD
上式中:
- TJ是芯片结温;
- TC是芯片上表面温度
- PD是功耗
例如:LDO的输入是9V,输出是5V,负载电流大小是200mA,环境温度是25摄氏度,则此时的芯片结温估计是?
(1)芯片功耗PD=(9-5)* 200=0.8w 不考虑Iq电流
(2)TJ=TC+RθJC*PD=TC+61.6 * 0.8=当前功率下结温。
基于此,再使用热电偶或者红外测试仪测试出来芯片上表面温度TC,就可以计算芯片当前的结温温度。
总述
因为空气扰度等原因,在使用空气计算或者估算芯片结温时误差比较大,因此需要精确计算结温,需要用到芯片上表面温度。
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