【经验】根据电源IC的功率损耗进行热计算的方法

时间： 2019-11-16 来源：ROHM

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本文将介绍根据求得的电源IC的功率损耗进行热计算的方法，并判断在实际使用条件下是否在最大额定值范围内。原本之所以求损耗（效率），是为了确认最终IC芯片和晶体管芯片的结温Tj未超出最大额定值，并确认电源电路在要求条件下准确且安全地工作。

封装选型时的热计算示例 1

为方便起见，下面给出计算损耗时的条件和损耗的计算结果。

以输出段的MOSFET内置型IC为例，相关内容见图中蓝色所示部分。电感除外（因为电感是外置的）。

电源IC的功率损耗总和

如表中所示，输出电流IO为2A。工作环境温度Ta为最高85℃。在这样的条件下，电源IC的封装考虑采用HTSOP-8封装。HTSOP-8是标准的表面贴装型SO封装，是背面露出金属板的封装类型。

热计算说到底是求IC芯片的结温Tj。在IC的技术规格书中，多会提供容许损耗曲线图，容许损耗最终也会归结到Tj。下面是Tj的计算公式。不难看出这个公式并非特殊的公式，而是普遍的用来表示Tj的公式。

Tj＝Ta＋θja×P

Ta：环境（周围）温度 ℃，θja：接合部－环境间热阻 ℃/W，P：消耗（损耗）功率 W

热阻值是计算所需的信息。多数情况下会在IC的技术规格书的条件中有提供。下表是从ROHM的一款IC的技术规格书中摘录的。此外，这里还提供了这些条件下的容许损耗曲线图。

从所提供的内容可以看出，热阻θja因安装PCB板的层数而异。本文中的假设前提为1层PCB，因此使用“条件①”来计算。

Tj＝Ta＋θja×P　⇒　85℃＋189.4℃/W×1.008W＝275.9℃

Tjmax为150℃，因此从计算结果看严重不符合。先在公式中试着代入数值进行了计算，在列举条件过程中就可以看出其结果。在容许损耗曲线图中，一个损耗1.008W的线已经超出了①条件下的容许范围。另外，Ta＝85℃的线与①的交点，表示①的条件下的容许功率，可以一目了然地看出，1.008W已经远远超过这个范围。进一步讲，当知道θja为189.4℃/W时，损耗1.008W的话仅发热量就能超过Tjmax的150℃限值，这种条件下是无法实际使用的，这在计算前就已经看出来了。

不过，通过该计算可以明白“将什么、做到怎样的程度、如何做比较好”，因此还是有必要计算的。

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