二級(jí)管降壓LDO電路熱設(shè)計(jì)管芯到環(huán)境的熱阻VIP

1、二級(jí)管降壓、LDO電路熱設(shè)計(jì)謝家?。╦longx）歸根結(jié)底，只要能保證芯片的結(jié)點(diǎn)溫度不超過(guò)芯片給定的最大值，芯片就可以正常工作。商業(yè)、工業(yè)用的芯片的環(huán)境溫度要求一般都是：Ta-max小于70度。一、1N4001降壓熱計(jì)算管芯到環(huán)境的熱阻Rja/ja 100K/W，實(shí)測(cè)二極管電流為0.4A，壓降為0.8V，功耗P=0.4A*0.8V=0.32W，此功耗會(huì)使管芯溫度升高0.32W 100K/W32K。假定環(huán)境溫度為25，則管芯溫度為25+3257，小于Tjmax150假定環(huán)境溫度為70，則管芯溫度為70+32102，小于Tjmax150 綜上，二極管可以正常工作。二、1117 LDO 熱設(shè)計(jì)考慮假

2、設(shè)負(fù)載電流為1A，即最大負(fù)載時(shí)推薦LDO壓降為455Mv。（1）現(xiàn)假設(shè)輸入為3.755V、輸出為3.3V：即3.3V+0.455V=3.755VPd0.455V1A=0.455W0.455W*62.9/W=28.62假設(shè)環(huán)境溫度為25，25+28.6253.62，小于Tj150；假設(shè)環(huán)境溫度為70，70+28.6298.62，小于Tj150；綜上，LDO可以正常工作。（2）現(xiàn)假設(shè)輸入為5.00V、輸出為3.3V：即3.3V+1.7V=5.00VPd1.7V1A=1.7W1.7W*62.9/W =106.93假設(shè)環(huán)境溫度為25，25+106.93131.93，小于Tj150；即使室溫只有25，這

3、么高的溫升如果散熱沒(méi)處理好，結(jié)溫會(huì)持續(xù)上升，導(dǎo)致進(jìn)入Thermal Shutdown模式，導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常。假設(shè)環(huán)境溫度為70，70+106.93176.93，大于Tj150，進(jìn)入Thermal Shutdown模式，導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常。綜上，LDO工作可能出現(xiàn)不穩(wěn)定情況。由（1）（2）可見(jiàn)，LDO設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意負(fù)載情況，如果芯片工作在最大輸出電流情況下，輸入輸出的壓降最好控制在datasheet中的TEST CONDITIONS對(duì)應(yīng)的壓降下，以保證芯片工作的穩(wěn)定性。三、1N4001降壓考慮：選用二級(jí)管進(jìn)行降壓時(shí)，應(yīng)該考慮瞬態(tài)響應(yīng)：即在瞬間大電流時(shí)，二極管壓降瞬間增加，導(dǎo)致降壓后級(jí)的電壓不能

4、滿足LDO工作要求，從使系統(tǒng)重啟或工作不穩(wěn)定。所以要慎重考慮。舉例：總供電5V LDO要求輸出3.3V 壓降建議0.455V 所以輸入為3.755V 采用二級(jí)管將5V降壓，5V-3.755V=1.245 假設(shè)負(fù)載為1A 如果采用串1N4001+一個(gè)肖特基管0.3V 那壓降約1.2V。理論上應(yīng)該是可以穩(wěn)定工作的，但有的系統(tǒng)存在這樣情況，即系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，有個(gè)瞬態(tài)電流，比較大，導(dǎo)致兩個(gè)二級(jí)管的壓降增加，從而導(dǎo)致LDO的輸入偏低，輸出也就下降啦，所以工作出現(xiàn)異常重啟，不斷反復(fù)。這時(shí)就要考慮瞬態(tài)響應(yīng)問(wèn)題。Note：考慮環(huán)境高低溫問(wèn)題，因?yàn)橛械漠a(chǎn)品需要過(guò)高低溫檢測(cè)。整理參考：Datasheet中和散熱有關(guān)的

5、幾個(gè)重要參數(shù)uA7800 Series熱量傳遞模型P-芯片功耗，單位W（瓦）。功耗是熱量產(chǎn)生的直接原因。功耗大的芯片，發(fā)熱量也一定大。Tc-芯片殼體溫度，單位。Tj-結(jié)點(diǎn)溫度，單位。隨著結(jié)點(diǎn)溫度的提高，半導(dǎo)體器件性能將會(huì)下降。結(jié)點(diǎn)溫度過(guò)高將導(dǎo)致芯片工作不穩(wěn)定，系統(tǒng)死機(jī)，最終芯片燒毀。Ta-環(huán)境溫度，單位。Tstg-存儲(chǔ)溫度，單位。芯片的儲(chǔ)存溫度。Rja/ja-結(jié)點(diǎn)到環(huán)境的熱阻，單位/W。Rjc/jc-結(jié)點(diǎn)到芯片殼的熱阻，單位/Wjt-可以理解為結(jié)點(diǎn)到芯片上表面的熱阻。當(dāng)芯片熱量只有部分通過(guò)上殼散出的時(shí)候的熱阻參數(shù)。LFM-風(fēng)速單位，英尺/分鐘。認(rèn)識(shí)了這些參數(shù)，接下來(lái)我們來(lái)學(xué)習(xí)如何使用他們。如何

6、判斷芯片溫度是否過(guò)高Datasheet提供的熱參數(shù)一般有下面幾種形式：提供最大Ta、Tj、P-早期的芯片Datasheet一般都是這種。理論上我們只需要保證芯片附近的環(huán)境溫度不超過(guò)這個(gè)指標(biāo)就可以保證芯片可以正常工作。但是實(shí)際并非如此。Ta這個(gè)參數(shù)是按照J(rèn)EDEC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試而得。JEDEC標(biāo)準(zhǔn)是這樣定義的：把芯片置于一塊3X4.5英寸的4層PCB中間，環(huán)境溫度測(cè)試探頭距離這塊PCB的板邊緣12英寸?？梢?jiàn)我們產(chǎn)品幾乎不可能滿足這種測(cè)試條件。因此，Ta在這里對(duì)我們來(lái)說(shuō)，沒(méi)什么意義。在這種情況下保守的做法是：保證芯片的殼體溫度TcTa-max，一般來(lái)說(shuō)芯片是可以正常工作的。直接提供Tc-max-這種情況相對(duì)較少，處理也相對(duì)簡(jiǎn)單。只需保證TcTc-ma