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电源之LDO-3. LDO的热性能

realhuanggang 来源:realhuanggang 作者:realhuanggang 2023-07-19 10:33 次阅读

关注个人公众号阅读其他文章:硬件之路学习笔记

电源之LDO——1.LDO基础知识

电源之LDO-2. LDO的压降

一、基本概念

了解LDO热性能之前我们先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。

Tj==Ta+( θJA × P) =Tc+(θJC × P),其中Ta为环境温度,Tc为封装表面温度,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,或者结温等于封装表面温度+封装热阻系数热阻系数*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:

wKgZomS3StmAV74eAAEAhAnp0OE513.png

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P=(5-3.3)*1=1.7W,温升=θJA × P=125*1.7=212.5℃,即使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。

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(电源之LDO-2. LDO的压降)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。

wKgZomS3SuqARehLAAGLJfdgqF0066.png


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。

审核编辑:汤梓红

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