ZHCAB20 November   2020 LM61460-Q1 , LM63615-Q1 , LM63625-Q1 , LM63635-Q1 , LMR33620-Q1 , LMR33630-Q1

 

  1.   摘要
  2.   商标
  3. 引言
  4. 热管理的目标
  5. 结温计算
    1. 3.1 稳压器结温 (TJ)
    2. 3.2 环境温度 (TA)
    3. 3.3 功率损耗 (PD)
    4. 3.4 热阻 (θJA)
      1. 3.4.1 热指标
  6. 封装类型
  7. PCB 铜散热器
  8. PCB 布局技巧
  9. 估算和测量 θJA
    1. 7.1 简单指南
    2. 7.2 数据表曲线
    3. 7.3 简化热流电子表格
    4. 7.4 在线数据库
    5. 7.5 热仿真器
  10. 测量热性能
    1. 8.1 热像仪
    2. 8.2 热电偶
    3. 8.3 内部二极管
  11. 热设计示例
  12. 10结论
  13. 11参考文献

功率损耗 (PD)

功率损耗可通过Equation2 计算得出。

Equation2. GUID-20201105-CA0I-WVSB-KTVP-LXQHZD4MDKWN-low.gif

转换器的效率用 η 表示。如前所述,效率在某种程度上由设计人员控制。最大输出功率 (VOUT × IOUT) 由应用设置,但也有机会选择效率较高的器件。显然,效率越高,功率损耗也越低。较低的输入电压有助于提高稳压器的效率。例如,如果直流/直流转换器的输出为 3.3V,则使用 5V 导轨为转换器供电(而不是像 12V 这样更高的电压)将有助于提高效率。开关频率对转换器中的损耗也有很大影响。选择较低的开关频率将降低频率相关损耗。此处的权衡是需要一个较大的 LC 滤波器,这会增加解决方案的大小,并可能增加成本。降低功率损耗也会为系统带来其他好处。由于产生的热量较少,其他元件将经历较冷的环境,有助于提高整体可靠性。公式中使用的效率见数据表或在实际操作条件下进行测量。在某些情况下,公布的效率包括电感器中的损耗。如果已知电感器电阻,则可使用Equation3 计算出这些损耗的近似值。

Equation3. GUID-20201105-CA0I-2GVM-NLSF-QXCCWNNKBQH6-low.gif

只需从Equation2 中减去Equation3,即可得到稳压器中的近似功率损耗。尽管总电感器功率损耗包括交流损耗和直流损耗,但在本示例中,仅考虑直流功率损耗,如电感器的规定电阻所示。如果需要更精确的电感器损耗模型,应咨询电感器制造商。

通常,大多数数据表中给出的效率是在 25°C 的环境温度下测出的。温度较高时,效率会有所降低。很多时候,稳压器制造商可以提供温度升高后的效率数据,以帮助用户计算功率损耗。在任何情况下,公布的曲线都可用于估算特定用户条件下的效率,但考虑到在更高温度下进行的操作,这个数值可能减少一两个点。表 3-1 提供了稳压器运行条件如何影响效率的指南,可用于估算数据表中未给出的条件下的效率。

表 3-1 效率随系统参数的变化
条件对效率的影响
输入电压随电压升高而降低
输出电压随电压升高而提高
开关频率随频率升高而降低
环境温度随温度升高而降低