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【外围买球APP下载】如何通过结温评估器件的可靠性?

本文摘要:工程师在设计一款产品时用了一颗9A的MOS管,量产后找到怕品率偏高,经新的计算出来后,替换成5A的MOS管,问题就解决问题了。为什么用于电流裕量更加小的MOS管,产品可靠性却提升了呢?本文将从器件的结温角度跟你说道说道产品的可靠性。

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工程师在设计一款产品时用了一颗9A的MOS管,量产后找到怕品率偏高,经新的计算出来后,替换成5A的MOS管,问题就解决问题了。为什么用于电流裕量更加小的MOS管,产品可靠性却提升了呢?本文将从器件的结温角度跟你说道说道产品的可靠性。工程师在设计的过程中十分留意元器件性能上的裕量,却很更容易忽略热力学系统设计,案例分析我们放在最后说道,为了协助解读,我们再行引进一个公式:其中Tc为芯片的外壳温度,PD为芯片在该环境中的力学系统功率,Tj回应芯片的结点温度,目前大多数芯片的结点温度为150℃,Rjc回应芯片内部至外壳的热阻,Rcs回应外壳至散热片的热阻,Rsa回应散热片到空气的热阻,一般功率器件用Rjc展开计算出来才可。

图1功率器件热阻产于示意图荐个例子来说,大家常用的S8050在25℃(Tc)的仅次于力学系统功率是0.625W,额定电流为0.5A,最低结点温度为150℃,此代入公式有:从上面公式可以推算Rja为200℃/W(Rja回应结点到空气的热阻)。假设芯片壳温(Tc)为55℃,热力学系统功率有0.5W时,此刻芯片结点温度为:Tj=Tc+PD*Rjc代入获得155℃,早已多达了最低结温150℃了。

故必须降额用于,然而降额曲线在数据手册中未标示,所以小编不能自行计算出来。在25℃(Tc)时有公式:恒正式成立。把线性降额因子划为F,则在给定温度时有:代入未知参数获得F>5mW/℃。

一般为了符合裕量拒绝,降额因子往往获得更大才能符合可靠性设计拒绝。由于小晶体管和芯片是不带上散热器的,这时就要考虑到壳体到空气之间的热阻。一般数据手册不会得出Rja(结到环境之间的热阻)。那么三极管S8050,其仅次于功率0.625W是在其壳甘25℃时获得的。

倘若环境温度恰好为25℃,芯片自身又要消耗0.625W的功率,那么为了符合结点不多达150℃,唯一的办法就是让其获得充足好的风扇,如下图右图。图2场效应管散热片好了,我们把问题并转返回最初的场效应管为什么必须从9A变为5A性能更加可信的问题上。

场效应管的损耗一般来说来自导通损耗与开关损耗两种,但在高频小电流条件下以开关损耗居多,由于9A的场效应管在工艺上要求了其栅极电容较小,必须较强的驱动能力,在驱动能力严重不足的情况下造成其开关损耗急遽下降,尤其在高温情况下由于热力学系统严重不足,造成结点温度微克引起过热。如果在符合设计裕量的条件下替换成额定电流略为小的场管以后,由于两种场管在导通内阻上并会差距过于大,且导通损耗在高频条件下比起开关损耗来说完全可以忽略不计,这样一来5A的场管驱动一起就不会显得更容易很多,开关损耗降下去了,用于5A场管在某种程度的温度环境下结点温度减少在高效率范围,大自然就会再行经常出现热力学系统引发的过热了,当然遇上这种情况强化驱动能力也是一个很好的办法。图3电源器件损耗分析示意图一般来说大多数芯片的结点温度是150℃,只要把结点温度控制在这个范围内并维持一定裕量,从热力学系统的设计角度来说都是没问题的。如果下次你找遍了芯片的器件性能指标皆找到有一定裕量却无法寻找过热原因时,不妨从热力学系统的角度来找到问题,兴许能老大上大忙。

总结:电源模块在实际应用于中,一般来说面对着高温环境,因此在在设计电源时,本文只通过场效应管的结温来开题,确实的电源产品可靠性必须考虑到所有器件的结温与可靠性,如果搭配成品电源,不管是模块电源、普通开关电源、电源适配器等,这部分的工作一般都由电源设计厂家已完成。


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