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電源之LDO-3. LDO的熱性能

realhuanggang ? 來源:realhuanggang ? 作者:realhuanggang ? 2023-07-19 10:33 ? 次閱讀
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電源之LDO——1.LDO基礎知識

電源之LDO-2. LDO的壓降

一、基本概念

了解LDO熱性能之前我們先了解以下的幾個概念:

①工作結溫Tj(Operating Junction Temperature Range)工作狀態(tài)時內核溫度,一般的IC結溫范圍在(-40~125℃)或(-40~80℃)。

② 環(huán)境熱阻系數(θJA)指內核到外部環(huán)境(空氣)的熱阻系數。

③ 封裝熱阻系數(θJC)指內核到封裝表面的熱阻系數。

Tj==Ta+( θJA × P) =Tc+(θJC × P),其中Ta為環(huán)境溫度,Tc為封裝表面溫度,P為IC耗散功率,即結溫等于環(huán)境溫度+環(huán)境中熱阻系數*功率,或者結溫等于封裝表面溫度+封裝熱阻系數熱阻系數*功率。

二、LDO的熱性能與什么有關?

由基本概念我們可以得出:LDO的熱性能與封裝、功率、運行環(huán)境溫度有關。下面我們舉例分析。

我們以薩科微公司的AMS1117-3.3為例,其數據手冊提供的封裝熱阻系數如下:

wKgZomS3StmAV74eAAEAhAnp0OE513.png

圖1 SOT-89封裝

可以看出不同的封裝熱阻系數不同,由Tj==Ta+( θJA × P )得出,相同功率下,熱阻系數越小,內核溫度越低,也就越安全。同理可以得出,功率越小、環(huán)境溫度越低內核越安全。

例如,TO-252封裝的AMS1117-3.3輸入電壓5V,輸出功率1A,則P=(5-3.3)*1=1.7W,溫升=θJA × P=125*1.7=212.5℃,即使在常溫下內核溫度等于212.5+25=237.5℃,遠高于其內核最高溫度125℃,意味著LDO會損壞。反過來計算,在5V輸入電壓、常溫環(huán)境下,長時間輸出電流不能大于(125-25)/125/(5-3.3)=0.47A,即電流不能超過0.47A。

考慮到PCB空間,實際可能使用體積比TO-252更小的SOT223或SOT89封裝,此時的長時間工作電流要更小,需要權衡使用。

三、如何提高LDO的熱性能?

① 選擇合適的封裝,在PCB空間允許的情況下盡量選取大封裝LDO。

② 降低輸入與輸出壓差,在滿足LDO最低工作壓降(電源之LDO-2. LDO的壓降)的情況下,可以在電源Vin與LDO輸入引腳之間串聯(lián)一個功率合適的電阻消耗部分電壓。

wKgZomS3SuqARehLAAGLJfdgqF0066.png


③有必要的情況下可以在LDO表面貼裝散熱器。

④做好PCB散熱,LDO布局時遠離其他發(fā)熱器件;增大LDO接地平面、Vin、Vout平面的面積。

審核編輯:湯梓紅

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