結(jié)點溫度的計算方法1:根據(jù)周圍溫度(基本)
結(jié)點溫度(或通道溫度)可根據(jù)周圍溫度和功耗計算。根據(jù)熱電阻的思考方法,
*Rth(j-a):結(jié)點-環(huán)境間的熱電阻根據(jù)貼裝的電路板的不同而不同。
向敝公司標(biāo)準的電路板上貼裝時的值表示為 "代表性封裝的電阻值" 。
Rth(j-a)的值根據(jù)各個晶體管的不同而不同,但如果封裝相同,可以認為該值幾乎是很接近的值。
**功耗不固定,時間變化時按照平均功耗近似計算。
(平均功耗的求法請參照 "晶體管可否使用的判定方法" )
下圖顯示了Rth(j-a)是250oC/W、周圍溫度是25oC時的功耗和結(jié)點溫度的關(guān)系。
結(jié)點溫度和功耗成比例上升。這時的比例常數(shù)是Rth(j-a)。Rth(j-a)是250oC/W,
所以功耗每上升0.1W結(jié)點溫度上升25oC。
功耗是0.5W時結(jié)點溫度是150oC,所以這個例子中功耗不能超過0.5W。
另外,Rth(j-a)同樣是250oC/W,要考慮周圍溫度的變化。
即,即使施加相同的功率,周圍溫度上升時結(jié)點溫度也相應(yīng)上升,所以能夠施加的功率變小。
不僅熱電阻,周圍溫度也會影響最大功耗。周圍溫度150°C時能夠施加的功率為零,所以
可以得知上述比例下的最大功耗變小。
下面的功率降低曲線表示出了該關(guān)系。
功率降低曲線的降低率是用百分比表示的,所以可適用于所有封裝。
例如,MPT3封裝25oC時的最大施加功率是0.5W,0.8%/oC的比例下可施加的功率變小,
50oC時變?yōu)樵瓉淼?0%(降低20%)即0.4W,100oC時變?yōu)樵瓉淼?0%(降低60%)即0.2W。
結(jié)點溫度的計算方法2:根據(jù)周圍溫度(瞬態(tài)熱阻)
在 "1. 根據(jù)周邊溫度(基本)" 中,考慮了連續(xù)施加功率時的例子。
接著,考慮由于瞬間施加功率引起的溫度上升。
由于瞬間施加功率引起的溫度上升用瞬態(tài)熱阻計算。
該圖表表示瞬態(tài)性的熱電阻(瞬態(tài)熱阻)。橫軸是脈沖幅度,縱軸是熱阻Rth(j-a)。
根據(jù)該圖可知,隨著施加時間變長結(jié)點溫度上升,約200秒后熱飽和并達到一定溫度。
例如,施加時間為30ms時Rth(j-a)是20oC/W,所以如果在周圍溫度25oC下30ms施加3W功率,可知結(jié)點溫度是:
一次施加瞬間功率時,可通過該算式求得結(jié)點溫度。
結(jié)點溫度的計算方法3:根據(jù)管殼溫度
可根據(jù)管殼溫度求出結(jié)點溫度。
計算方法1或者2中介紹的,用結(jié)點-管殼間的熱電阻代替結(jié)點-環(huán)境間熱電阻:Rth(j-c)的計算方法。如下。
*羅姆用放射溫度計測量標(biāo)記面最高溫點的溫度。請注意,測量方法不同測量溫度會有很大變化。
**功耗不固定,時間變化時按照平均功耗近似計算。
不過,特別是Rth(j-c)的值會根據(jù)貼裝的電路板和焊接等的散熱條件有很大變化,所以請注意,在敝公司標(biāo)準電路板上的測量值很多時候不適合客戶的電路板。
作為例子,顯示了隨著電路板集電極land面積的變大Rth(j-c)變小的示例。(除了集電極land的面積、厚度、材質(zhì),電路板的材質(zhì)、大小、布線尺寸等也會引起變化。)
例如,施加時間為30ms時,因為Rth(j-a)是20oC/W,所以如果在周圍溫度25oC下施加30ms 3W的功率,結(jié)點溫度是
這樣,Rth(j-c)的值容易根據(jù)電路板條件發(fā)生變化,而且正確的管殼溫度測量又很難,所以作為推定結(jié)點溫度的方法,不怎么推薦。
關(guān)于結(jié)點-管殼間熱電阻Rth(j-c)
結(jié)點-管殼間熱電阻Rth(j-c)本來是將TO220封裝等的自立型器件固定在散熱板上使用的情況下使用的值。在這種情況下,管殼-散熱板之間是主要的散熱路徑,所以通過測量該路徑中的管殼溫度可正確地求得結(jié)點溫度。尤其,在假設(shè)使用具有理想散熱性的散熱板(無限大散熱板)的情況下,有時會在認為散熱能力無限大,且管殼溫度=大氣溫度,(顯示Tc=25oC等)管殼溫度=25oC的條件下計算。(無限大散熱板的熱電阻:因為Rth(c-a)=0,所以Rth(j-a)=Rth(j-c)。)
可是,對于面貼裝型器件,從器件下面的電路板散熱是主要的散熱路徑,所以測量這部分的管殼溫度比較困難。
由于和總體散熱量相比標(biāo)記面的散熱比例很小,所以即使測量器件標(biāo)記面的溫度,也不適于作為推定結(jié)點溫度的值。
關(guān)于面貼裝產(chǎn)品,由于大多都要求知道Rth(j-c)的值,所以有時會貼裝在敝公司的標(biāo)準電路板上測量標(biāo)記面溫度來提供Rth(j-c)的值。此時的Rth(j-c)是貼裝在敝公司標(biāo)準電路板上這一特別條件下的值。在貼裝于和敝公司標(biāo)準電路板不同的電路板時,由于從標(biāo)記面的散熱比例會發(fā)生變化,所以Rth(j-c)的值變化,無法推定結(jié)點溫度。
代表性封裝的電阻值
本數(shù)據(jù)是在測量特定LOT的基礎(chǔ)上制作的。因此,請作為參考值靈活使用本數(shù)據(jù)。
(不是保證值和最大、最小值。)
Rth(j-a)會根據(jù)貼裝電路板和焊接決定的散熱條件與溫度測量方法有很大變化,所以請作為參考值靈活使用。
文章來源:羅姆半導(dǎo)體
審核編輯:湯梓紅
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