【導讀】我們設計的 DC-DC 電源一般包含電容、電感、肖特基、電阻、芯片等元器件；電源產(chǎn)品的轉換效率不可能做到百分百，必定會(huì )有損耗，這些損耗會(huì )以溫升的形式呈現在我們面前，電源系統會(huì )因熱設計不良而造成壽命加速衰減。所以熱設計是系統可靠性設計環(huán)節中尤為重要的一面。但是熱設計也是十分困難的事情，涉及到的因素太多，比如電路板的尺寸和是否有空氣流動(dòng)mer Premises Equipment，用戶(hù)駐地設備）的應用模式，以及由艾睿電子、Nordic等公司推出的相關(guān)解決方案。
我們設計的 DC-DC 電源一般包含電容、電感、肖特基、電阻、芯片等元器件；電源產(chǎn)品的轉換效率不可能做到百分百，必定會(huì )有損耗，這些損耗會(huì )以溫升的形式呈現在我們面前，電源系統會(huì )因熱設計不良而造成壽命加速衰減。所以熱設計是系統可靠性設計環(huán)節中尤為重要的一面。但是熱設計也是十分困難的事情，涉及到的因素太多，比如電路板的尺寸和是否有空氣流動(dòng)。
我們在查看 IC 產(chǎn)品規格書(shū)時(shí)，經(jīng)常會(huì )看到 RJA、TJ、TSTG、TLEAD等名詞；首先 RJA是指芯片熱阻，即每損耗 1W 時(shí)對應的芯片結點(diǎn)溫升，TJ是指芯片的結溫，TSTG是指芯片的存儲溫度范圍，TLEAD是指芯片的加工溫度。
術(shù)語(yǔ)解釋
首先了解一下與溫度有關(guān)的術(shù)語(yǔ)：TJ、TA、TC、TT。由“圖 1”可以看出，TJ是指芯片內部的結點(diǎn)溫度，TA是指芯片所處的環(huán)境溫度，TC是指芯片背部焊盤(pán)或者是底部外殼溫度，TT是指芯片的表面溫度。數據表中常見(jiàn)的表征熱性能的參數是熱阻 RJA，RJA定義為芯片的結點(diǎn)到周?chē)h(huán)境的熱阻。其中 TJ = TA +（RJA *PD）
對于芯片所產(chǎn)生的熱量，主要有兩條散熱路徑。第一條路徑是從芯片的結點(diǎn)到芯片頂部塑封體（RJT），通過(guò)對流/輻射（RTA） 到周?chē)諝?；第二條路徑是從芯片的結點(diǎn)到背部焊盤(pán)（RJC），通過(guò)對流/輻射（RCA）傳導至 PCB 板表面和周?chē)諝?。對于沒(méi)有散熱焊盤(pán)的芯片，RJC是指結點(diǎn)到塑封體頂部的熱阻；因為 RJC代表從芯片內的結點(diǎn)到外界的最低熱阻路徑。
設計實(shí)例： 某直流降壓方案，輸出 5V，電流 1A，轉換效率η為 90%，環(huán)境溫度 TA為 50℃。使用的電容額定溫度 100℃，且跟芯片靠的很近，要求芯片 TJ 溫度控制在 90℃。
首先系統的損耗 PD=VOUT*IOUT*（1/η-1）=5*1*（1/0.9-1）=0.56W 。
假定所有損耗都算在芯片上，可以計算出熱阻 RJA≤（90℃-50℃）/0.56≤71.4℃/W。
1.PCB 板尺寸
選用芯片的熱阻要低于 71.4℃/W，選用 SOP8-EP 芯片，其 RJA為 60℃/W，仍需要設計一個(gè) PCB 板或散熱片來(lái)把熱量從塑封體傳到周?chē)諝?。在只有自然對流（即沒(méi)有空氣流動(dòng)）及沒(méi)有散熱片的情況下，一個(gè)兩面都覆銅的電路板上，根據經(jīng)驗法則需要的電路板面積可用如下方程估算得到：
4.散熱片
散熱片可以有效的降低芯片的溫度，但是散熱片的位置也很重要。對于貼片元器件，散熱片可以直接放置在芯片塑封體頂部，如 “圖 2”所示，但是由于芯片塑封體的熱阻較大，且散熱片與其接觸不良，會(huì )降低散熱片的性能。也可以將散熱片與芯片背部的過(guò)孔相連，提高散熱片的性能。
5.風(fēng)冷
在產(chǎn)品空間范圍比較大，且不是密封的環(huán)境內，可以通過(guò)小功率的風(fēng)扇產(chǎn)生氣流，這樣可以顯著(zhù)降低系統整體的熱阻。
6.灌膠
對于要求防水、防塵、防震動(dòng)的產(chǎn)品，可以通過(guò)在密封的模具中灌入導熱硅脂，使電源系統元器件通過(guò)導熱硅脂將熱量傳遞到外殼，進(jìn)而將熱量散出去。
免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在于傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問(wèn)題，請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
推薦閱讀：
5G和Wi－Fi 6融合無(wú)線(xiàn)通信解決方案
了解磁耦合RF變壓器的非理想性輸電線(xiàn)變壓器和分支線(xiàn)圈介紹
