在高温运行环境中,估算驱动器内部的自发热可能很重要。若要确定器件的温度,首先必须计算内部功率耗散。之后,可根据器件封装的热特性来估算相应值。
内部功率耗散具有四个主要分量。
- 高侧驱动器功率耗散 (PHS)
- 低侧驱动器功率耗散 (PLS)
- PVDD 电池电源功率耗散 (PPVDD)
- DVDD/AREF 逻辑/基准电源功率耗散 (PVCC)
如下所示,可参考前面的电荷泵负载电流公式来计算 PHS 和 PLS 的近似值。在典型的开关场景中,有 1 个高侧 MOSFET 和 1 个低侧 MOSFET 正在进行开关。
Equation17. IHS/LS (A) = QG (C) x fPWM (Hz) x 正在进行开关的 FET 数量
以输入设计参数为例,我们可以计算高侧和低侧驱动器的电流负载。
Equation18. IHS = 30 nC x 20 kHz x 1 = 0.6 mA
Equation19. ILS = 30 nC x 20 kHz x 1 = 0.6 mA
基于这些信息,可根据以下公式计算驱动器的功率耗散。计算高侧功率耗散时加入了一个加倍因子来体现电荷泵中的损耗。
Equation20. PHS (W) = IHS (A) x VPVDD x 2
Equation21. PLS (W) = ILS (A) x VPVDD
以输入设计参数为例,我们可以计算高侧和低侧驱动器的功率耗散。
Equation22. PHS (W) = 0.0144 W = 0.6 mA x 12 V x 2
Equation23. PLS (W) = 0.0072 W = 0.6 mA x 12 V
可参考以下公式来计算 PPVDD 和 PVCC 的近似值。
Equation24. PPVDD (W) = IPVDD (A) x VPVDD
Equation25. PVCC (W) = (IDVDD (A) x VDVDD) + (IAREF (A) x VAREF)
以输入设计参数为例,我们可以计算电源的功率耗散。
Equation26. PPVDD (W) = 0.0024 W = 2 mA x 12 V
Equation27. PVCC (W) = 0.0015 W = (3.5 mA x 3.3 V) + (1 mA x 3.3 V)
最后,若要估算器件结温,可以参考以下公式。
Equation28. TJUNCTION (°C) = TAMBIENT (°C) + (RθJA (°C/W) x PTOT(W))
可以根据先前计算出的功率耗散值和“热性能信息”表中的器件热性能参数来估算器件内部温度。
Equation29. TJUNCTION (°C) = 105.9 °C = 105 °C + (34.9 °C/W x 0.0255 W)