广告

不要让热阻值欺骗了你

2020-10-13 高杨 阅读:
做电路设计都需要用到以下的公式来计算元器件的结温:TJ=TA+θJA·PH。现在让我们来仔细研究一下这些参数值,看看它们是如何在数据手册中欺骗了你这么多年。

θJA是热阻的单位,用来表示空气到结温的阻值,单位是℃/W或K/W。做电路设计都需要用到以下的公式来计算元器件的结温:EqJednc

TJ=TAJA·PHEqJednc

式子中:TJ表示元器件的结温,单位是℃;EqJednc

        TA表示环境的温度,单位是℃;EqJednc

        PH表示元器件的功耗,单位是W;EqJednc

现在让我们来仔细研究一下这些参数值,看看它们是如何在数据手册中欺骗了你这么多年。EqJednc

首先来看TA。TA是指元器件所处的环境温度,这个值在半导体制造商处的定义如1所示。然而,在实际的产品中是不可能有这样的环境来满足TA测试条件的。在哪里测试TA其实并没有好的定义,TA不可能是控制器外的空气温度,因为元器件的温度明显取决于元器件周围的空气。那么,就需要确定测试点离元器件的距离和具体点的位置。但是,在实际的工程中没有任何一家公司对如何测量给出确切的定义,因而这个值首先就是不确定的。EqJednc

EqJednc

图1:半导体制造商关于环境温度的测试描述。EqJednc

再看θJA。这是指器件从环境到结温所处的温升阻值。和TA的定义类似,这也是一个理想状态下的值。以TLE42754为例,TLE42754是一颗在汽车电源中广泛使用的LDO,主要将系统的12V电源转换成5V。2为以TO-252-5封装为例的TLE42754的热阻值。EqJednc

EqJednc

图2:TLE42754的热阻值。(图片来源:Infineon公司)EqJednc

TLE42754的热阻值到底等于多少?以TO-252-5封装的数据手册为例,数据手册中给出了4个值(27℃/W、42℃/W、57℃/W、110℃/W)。这里假设选择27℃/W为最接近设计实例的情况来计算。按照12V输入、5V输出、最大输出电流450mA,那么TLE42754的最大功率为3.15W,温升约为85℃(27℃/W·3.15W)。但事实真的如此吗?太简单的认真,其实可能是错误的。热阻值在数据手册的定义为芯片结(junction)到空气(ambient)的热阻。当芯片的功耗和环境温度已知的时候,可以通过公式来计算芯片的结温。但数据手册给出的热阻,并非在实际工程中会出现的热阻,例如TLE42754关于27℃/W的条件备注(即2的第2条备注)。因而,这又是一个不确定的量。EqJednc

最后来看TJ结温。结是晶体管中的术语,当P型半导体和N型半导体形成PN结的时候叫做结。从半导体诞生开始,这个名词一直沿用至今,从而产生了误导。现在的器件上有几十甚至上百万个结点在一个核心区域,按照科学严谨的称呼,叫做核心温度是不是更加贴切和准确呢?EqJednc

从以上对于计算公式中的三个参数(TA、θJA、TJ)的分析,可以看到,每个参数给出值的同时都带特定的条件和要求,因而不能简单的套用公式来给出答案。数据手册是这样有趣的手册,看似她都给了你所有的参数,但当你真正使用的时候,她又是不确定的。EqJednc

(责编:赵明灿)EqJednc

本文为《电子技术设计》2020年10月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里EqJednc

  • 最近跟某润的汽车电子员工沟通,他们都是用θJA进行仿真、计算,我的觉得是严重不妥的。首先这个θJA的环境温度就很泛泛(没有说明芯片周围的情况,如是否有热源、空间大小、空气流动性);
  • 通俗
  • 这样说会误导别人。
本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
高杨
近20年在汽车电子TOP10公司经验,特别是在车载控制器领域(多媒体、车身、驾驶辅助及VCU)。曾任职博世汽车专家级工程师,超过10年在汽车零部件(博世和大陆汽车),5+年汽车半导体(德州仪器和英飞凌),历任多种资深(系统、设计、产品)工程师职务。丰富的平台开发(从0到1)及产品开发的工程经验和技术积累。 Ford SYNC第一代的核心硬件工程师,定义和开发了德州仪器(TI)第一款智能高边驱动器(TPS1H100-Q1),填补了公司在汽车电子市场的技术路线和市场空白。 整理和标准化了与设计开发的技术文件,可以直接用于指导设计及融入公司的文件体系中,满足体系审查要求和提高公司的设计流程和管理水平。硬件设计流程管理的模板(45+篇),硬件设计评审和检查清单模板(50+篇)。 企业内训师认证(TTT) ,超过2500页汽车电子设计培训内容PPT,满足从入门、中级及高级汽车电子设计的培训要求,目前在4家企业内部实施过培训,收到了很好的反馈。 目前获得13件汽车电子专利(截止2019年12月)。《EDN电子技术设计》汽车电子专栏作者ednchina.com/author/gaoyang
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:碳化硅肖特基二极管 碳化硅肖特基功率二极管在开关电源电路中的应用,更好的让电路工作在高频状态,减小电路中电感等元件体积重量,由于碳化硅肖特基二极管优良的耐温性能和低损耗特性,让电路中热沉的体积重量得到改善,便于优化电路的热设计,与此同时,应用了SOD123封装形式的该款器件,为功率二极管小型化提出了解决方案,更好的贴合对器件小型化和产品功率密度改善有要求的客户需求。该产品可应用于高频ACF,小功率GaN适配器,驱动部分自举电路,高频DC/DC电路等应用场合。G51XT碳化硅肖特基二极管已进入市场,有良好的市场反馈。
  • 瑞萨电子推出64位RISC-V CPU内核RZ/Five通用MPU,开创R 产品作为瑞萨现有Arm CPU内核MPU阵容的新成员扩充RZ家族的产品组合
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:车规级数字通讯隔离 Chipways汽车级电池组隔离器XL8820系列产品是同时满足AEC-Q100汽车可靠性标准和ISO 26262汽车功能安全标准的车规级隔离式通讯接口芯片。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:32Mb串口RAM-IS66/6 该产品融合了传统SRAM和DRAM的优势,具有容量大、速度快、引脚少、成本低的优点,并可提供具有高可靠性的车规级产品。产品接口简单,无需太多复杂接口设计,可有效增强系统性能,简化设计,减少系统总成本。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:业界首款车规级超高 GD25/55LT是业界首款超高速四通道的SPI NOR Flash产品系列 ,最高时钟频率达到200MHz,数据吞吐率高达200MB/s,是现有产品的3倍以上。内置ECC算法与CRC校验功能,在提高可靠性的同时延长了产品使用寿命,DQS和DLP功能为高速系统设计提供了保障。通过了车载AEC-Q100的认证。GD25/55LT系列产品是业内最高性能,超高可靠性的四通道SPI NOR Flash车规级解决方案,在满足车载应用对Flash即时响应需求的同时又满足了功能安全的要求。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:FORESEE车规级eMMC 2020年,江波龙电子旗下行业类品牌FORESEE发布车规级eMMC,并通过AEC-Q100验证,成为国内为数不多通过AEC-Q100验证的存储品牌之一。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:高速存储控制芯片HG 宏芯宇自主研发的全球首颗40nm的USB接口存储控制芯片HG2319,采用USB3.0技术,实现了闪存存储速度创新,一举将速度提升10倍,满足了人们高速传送高品质影像档案的速度要求,省电节能、更高兼容性、成本更低。采用BCH 90 Bit ECC纠错引擎,相比同业采用的72bit更加强化存储容错率,等同于增加闪存盘产品稳定性与寿命,透过领先的研发技术,HG2319目前是同业产品中最小面积的设计,成本领先同业。
  • 自耦变压器SPICE建模 自耦变压器又称为单绕组变压器,可分升压变压器及降压变压器;它是一种只有一组线圈的变压器,其中一个线圈作为另一线圈的一部份...
  • 拆解小米WatchS1智能手表,看看主板上的主要IC来自哪些 根据小米官方的描述,小米智能手表Watch S1型号中的S,取自“Super”的缩写,代表了强大。也代表着S1是面对高端市场的产品。那究竟是否如其名呢?
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:车用高性能电机驱动 1.可用于无感/有感的BLDC/PMSM电机、三相/单相感应电机、伺服电机驱动。 2.可应用于汽车电子、吊扇、落地扇、吸尘器、工业风机、水泵、压缩机、电动车、电动工具、航模等领域。 3.一款集成电机控制引擎(ME)和8051内核的高性能电机驱动专用芯片,ME集成了FOC、MDU、LPF、PID、SVPWM等诸多硬件模块,可由硬件自动完成有感/无感BLDC/PMSM电机的FOC驱动/方波驱动的运算和控制; 8051内核用于参数配置和日常事务处理,双核并行工作实现各种高性能电机控制。芯片内部集成有高速运算放大器、比较器、Pre-driver、高速ADC、CRC、SPI、I2C、UART、LIN、CAN、多种TIMER等功能,内置高压LDO,适用于BLDC/PMSM电机的方波、FOC驱动控制。 4.通过AECQ100车规认证。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:高性能大算力全场景 - AI性能跑分更强,超越Nvidia Orin - 应用当前先进的安全技术和研发流程 - 国内唯一可获得、支持快速量产的整车智能计算平台芯片
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:车规级高性能自动驾 2021年4月,黑芝麻智能发布车规级高性能自动驾驶计算芯片华山二号A1000 Pro,并于同年7月流片成功。华山二号A1000 Pro自动驾驶计算芯片是目前国产性能最强的车规级高性能自动驾驶计算芯片。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了