Thermal计算方式小结

一,几个概念

1、结温(Tj),指的是IC的结点(junction)的温度,一般来说最高温度为125℃,由晶体硅工艺决定。

2、环温(Ta),指的是环境(ambient)的温度。

3、壳温(Tc),指的是IC表面外壳(case)的温度。

4、功耗(PD),耗散功率,单位是W。

5、热阻(Rθ),温升除以PD,单位是℃/W。


二,举个例子

小明设计了一款产品,但是在热测试的试验中发现某款IC的表面温度较高,使用温度测试仪器量的温度是60℃,此时室温是25℃。而该款产品正常使用环境可能会达到45℃,小明担心产品长期使用存在风险,为了验证这个担忧是否需要,小明需要获得哪些参数,如何计算呢?

Ans:小明首先需要找到该款产品中IC的datasheet或者spec,找到thermal这项中PD、Tj、Rθ等参数。

IC表面最高温度值可以为Tc=Tj-PD*Rθ,

假设PD=1.8W,Tj=125℃,Rθ=5℃,则Tc=125-1.8*5=116℃,

所以,小明的担忧是没有必要的。

当然,考虑到一般IC都会随着温度的上升,其本身的漏电流会增大,从而导致实际的温度比理论推算的要来的大。另外,各个产商为了产品的稳定性,一般都会在结温125℃的基础上作打折扣处理,如九折、八折等。


三,散热措施

1,加风扇或散热片。

2,IC选型阶段,选择封装较大或者有EPAD等散热较好的IC封装。

3,Layout的时候在IC底部铺铜,并且打上VIA到地,让热量散到GND上去。

4,易发热元件要放置在上风口易受热影响的元件要与发热元件保持距离甚至是隔离。

5,设计空气流动较好的机构,利于热量对流和辐射。静态空气是不良散热介质,所以必须在机构上开孔增加流通。


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