了解瞬态热阻抗面前的切实

文章编号：4128 更新时间：2024-12-03 分类：互联网资讯 阅读次数：次

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【导读】瞬态热阻抗用于权衡器件被施加脉冲功率时的体现，它选择了器件在低占空比和低频脉冲负载下的体现模式，因此十分关键。

IC 封装有许多热目的，例如 θ和 Ψ。这些参数使稳态下的结温预算变得十分便捷。本文将探讨热瞬态行为以及热阻抗的相关基本切实。

热参数概述

倒装芯片封装的热个性由参数 θ、Ψ和 Ψ表征。θ是结至环境热阻（以 °C/W 为单位），它是系统级参数，在很大水平上取决于系统属性，如装置该器件的 PCB 设计及规划。其中，电路板被当作焊接到器件引线上的散热器。对人造对传达热而言，90% 以上的热量都由电路板分发，而不是从封装外表分发。 θ可经过公式（1）来计算：

其中，T为结温（°C），T为环境温度（°C），P为器件的散热量（W）。

Ψ是表征 T与封装顶部温度之间温度变动的个性参数（以 °C/W 为单位）。由于从芯片流向封装顶部的热量未知，所以 Ψ并不是真正的结至顶部热阻，但电路设计人员常假定它是器件的总功率。虽然该假定是有效，但 Ψ仍是一个有用的参数，由于其个性与 IC 封装的运行环境极为相似。例如，较薄的封装具备较小的 Ψ值。

但要留意，Ψ会依据电路板结构和气流条件的不同而略有不同。应用公式（2）可预算 Ψ：

而有了 Ψ，系统设计人员就可以依据测得的电路板温度来计算器件的结温。Ψ目的应凑近 θ，由于 PCB 已耗散了大局部的器件热量。T的计算公式（3）如下：

其中，T是凑近封装裸焊盘处的电路板温度（°C）。图 1 解释了什么是结至环境热阻。

图 1: 结至环境热阻

经过降低 PCB 散热平面的电阻可以成功较低的 θ。以传导为关键传热方法（这象征着对流冷却法受限）的运行中，PCB 的电源平面面积对 θ的影响最为清楚。

热个性

在电机驱动器等运行中，高功率脉冲宽度都限度在几十或几百毫秒以内，这象征着设计人员必定注重热容的影响。假设热容足够大，它可以将结温控制在器件的额外值范畴之内，即使存在高耗散峰值也是如此。因此，失当的散热治理可提高器件的性能与牢靠性。

热量的传递有三种模式：传导、对流和辐射。

传导

传导是一种关键的传热模式，由于最终热量是经过外外表积分发的。经过传导，热量才干散布到所需的外表。经过传导启动的热传递遵照傅立叶定律，该定律指出，经过资料的热流率与资料的横截面积以及资料两端的温差成正比；相反，热流与资料的厚度成正比。有些资料（例如铜）相比其余资料（例如 FR4）导热更快。表 1 显示了不同资料的导热系数 (K)。这些常常出现的资料具备清楚不同的导热系数。

表 1: 不同资料的传导率