芯片核心温度,由于芯片封装工艺的不同,无法准确的获得其核心温度,在热设计中,可以使用相关理论推算出其最大的核心温度。

先引入一个概念:热阻标准定义:是导热体阻止热量散失程度的描述,以 1W 发热源在导热路径两端形成的温度差表示,单位为℃/W。θJA,是指芯片热源结(Junction)与芯片周围环境(Ambient)(一般为空气)的热阻。

其中ΔT是芯片工作时,自身结温与环境温度的温差。如果此时环境温度为TA,则芯片结温TJ 为:

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J = A + ∆

比如一个热阻θJA=150℃/W 的芯片,说明其如果存在 1W 的热功率释放(为电源提供给芯片的功率-芯片输出的功率),则会在芯片内核和环境空气中形成一个 150℃的温差。当确定热功率释放为P,则

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很显然,同样功耗情况下,具有不同热阻的芯片,热阻越大的,结温会越高。当结温超过了最高容许结温(一般就是芯片中声明的存储温度,比如 150℃),芯片就可能发热损坏。应用热阻指标可以帮助设计者估算芯片可否安全工作。如下图查到 ADA4000-1 关于热阻的描述,可知 SOIC8 封装热阻为 112.38℃/W,结温不得超过 150℃。

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假设设计者使用SOIC8 封装,则在-10~50℃环境下(一般气温范围),为保证结温不超过 150℃,ΔT需小于 100℃。因此,设计电路时,需要注意ADA4000-1 的发热功耗不得超过

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而发热功耗与输出功率相关,一般情况下,输出功率越大,会带来芯片本身发热功耗的增加。当然,对 ADA4000-1 来说,产生如此大的发热功耗是不可能的,对于高频运放则很正常。可以看出,选择热阻更小的 14 脚封装的 SOIC(也就是 SO-14),具有 88.2℃/W 的热阻,则可以有效改善。

反过来说,根据芯片功耗,环境温度,热阻θJA,就能够推算芯片核心温度是否满足设计要求!

相关推算引用《你好,放大器》