电源之LDO-3. LDO的热性能

-----本文简介-----

主要内容包括：

    ①：热性能基本概念

    ②：LDO热性能应用估算

    ③：提高LDO热性能方式

欢迎加入粉丝群讨论——关注公众号：硬件之路学习笔记，并后台回复：粉丝群

关注威信公众号：硬件之路学习笔记，阅读下列文章：

电源之LDO-1.LDO基础知识

电源之LDO-2. LDO的压降

电源之LDO-3. LDO的热性能

电源之LDO-4. LDO的电源抑制比

电源之LDO-5. LDO的噪声

电源之LDO-6. LDO的输出电容

电源之LDO-7. LDO的电流相关概念

电源之LDO-8.LDO选型与计算

电源之LDO-9.LDO的PCB布板

-----正文-----

一、基本概念

        点击阅读参考文章：（其他平台移步公众号阅读)①：IC与器件的热设计

②：热设计（下篇）

        重新了解以下的几个概念：

        ① 工作结温Tj（Operating Junction Temperature Range）工作状态时内核温度，一般的IC结温范围在（-40~125℃）或（-40~80℃）。

        ② 环境热阻系数（θJA）指内核到外部环境（空气）的热阻系数。

        ③ 封装热阻系数（θJC）指内核到封装表面的热阻系数。

        ④ φJT-内核到封装上表面中心点的热阻。

        Tj==Ta+( θJA × P ) = Tc+( θJC × P )=Tt+（φJT x P）,其中Ta为环境温度，Tc为封装表面温度，Tt为封装表面中心点的温度，P为IC耗散功率，即结温等于环境温度+环境中热阻系数*功率，或者等于封装表面温度+内核到封装表面热阻系数数*功率,或者等于封装表面中心点温度+内核到封装上表面中心点的热阻*功率。

二、LDO的热性能与什么有关？

        由基本概念我们可以得出：LDO的热性能与封装、功率、运行环境温度有关。下面我们举例分析。

        我们以萨科微公司的AMS1117-3.3为例，其数据手册提供的封装热阻系数如下：

​

​

图1 SOT-89封装

    可以看出不同的封装热阻系数不同，由Tj==Ta+( θJA × P )得出，相同功率下，热阻系数越小，内核温度越低，也就越安全。同理可以得出，功率越小、环境温度越低内核越安全。

        例如，TO-252封装的AMS1117-3.3输入电压5V，输出功率1A，则其消耗功率P=（5-3.3）*1=1.7W，温升=θJA × P=125*1.7=212.5℃，即在常温下内核温度等于212.5+25=237.5℃，远高于其内核最高温度125℃，意味着LDO会损坏。反过来计算，在5V输入电压、常温环境下，长时间输出电流不能大于（125-25）/125/（5-3.3）=0.47A，即电流不能超过0.47A。

      考虑到PCB空间，实际可能使用体积比TO-252更小的SOT223或SOT89封装，此时的长时间工作电流要更小，需要权衡使用。

      以上是用θJA 估算的热性能参数，实际上另外还有多种方式，但由于很多数据手册并不会给出φJT或θJC参数，所以用θJA更方便，如果数据手册给出了另外的参数，可以(点击参考IC与器件的热设计，其他平台移步公众号阅读)来计算，会更精确。

  三、 如何提高LDO的热性能？

        ①  选择合适的封装，在PCB空间允许的情况下尽量选取大封装LDO。

        ②  降低输入与输出压差，在满足LDO最低工作压降的情况下，可以在电源Vin与LDO输入引脚之间串联一个功率合适的电阻消耗部分电压。

​

图2 串联1Ω电阻消耗1W功率

        ③ 有必要的情况下可以在LDO表面贴装散热器。

        ④ 做好PCB散热，LDO布局时远离其他发热器件；增大LDO接地平面、Vin、Vout平面的面积。

欢迎加入粉丝群讨论——关注公众号：硬件之路学习笔记，并后台回复：粉丝群

①、公众号主页点击发消息    

②、点击下方菜单获取系列文章