9 热设计示例

我们通过一个例子来阐明本文讨论的一些观点。使用的是采用 HSOIC 封装的 LMR33630。表 9-1 总结了设计细节，而图 9-1 显示了数据表中所需的信息。

首先，找出应用在各个条件下的效率。如果无法找到确切条件下的效率，则查找接近的数据，并使用表 3-1 中的规则进行插值。在 25°C 的环境温度下，效率约为 87%，这包括电感器损耗。考虑到本示例中的 85°C 环境温度，将效率降低至 85%。使用Equation2 计算出的功率损耗约为 1.7W。根据Equation3 和在数据表中找到的电感器电阻，将该功率向下修正至约 1.57W。接下来，重新排列Equation1 以确定在我们的示例条件下可承受的最大 θ_JA。给出的值约为 25°C/W；稳妥起见，使用 24°C/W。使用Topic Link Label7.2所示的电子表格以及示例值，调整 PCB 的尺寸，直到达到约 24°C/W 的值。这使得电路板尺寸约为 4.84in²，或约为 30cm²。为了进行比较，Equation5 中的指南给出了约 25cm² 的面积；或减少约 20%。表 9-2 汇总了结果。图 9-2 显示了使用热像仪对 LMR33630ADDA EVM 进行热测量的结果，表 9-3 列出了结果。测量是在 25°C 下进行的，因此将根据 θ_JA 与计算结果进行比较。热像仪给出的顶部外壳温度约为 56°C；使用Equation6，计算出的 T_J 约为 63°C。重新排列Equation1，并在进行测量时以 25°C 作为环境温度，θ_JA ≈ 24°C/W。

图 9-1 数据表中的设计示例信息

图 9-2 设计示例的 PCB 测量

请注意，EVM 总面积差不多为 60cm²，或者几乎为获得 24°C/W 的 θ_JA 所需面积的两倍。这是需要进行一些判断和应用热足迹概念的情况之一，如Topic Link Label7所述。EVM 上的电感器约为 1.2cm x 1.2cm，而 HSOIC 封装约为 0.5cm x 0.4cm。得出的总面积约为 1.64cm²。如果将其乘以 18（请参阅Topic Link Label6），则乘积约为 29cm²。这接近计算值并表示该 PCB 设计的有效铜面积。图 9-2 中的虚线突出显示了该面积。快速浏览图 9-2 可以看出，黑线内的区域基本上没有任何热瓶颈，似乎“大致就是”有效散热面积。

可以从许多不同的方向执行前面的步骤。例如，您可能希望根据给定的 PCB 面积确定可接受的最大功率损耗或环境温度。希望前面的示例可为设计人员提供指导，帮助其在任何给定情况下估算热性能。