Diskusjon om begrepene spon varmespredning og varmeutvikling
Denne artikkelen diskuterer hovedsakelig begrepene varmespredning/oppvarming, termisk motstand, temperaturøkning og termisk design.
Chip oppvarming og tap
Effekttapet til brikken refererer på den ene siden til forskjellen mellom effektiv inngangseffekt og utgangseffekt, som kalles dissipert effekt. Denne delen av tapet vil bli omgjort til varmeavgivelse. Varmeutvikling er ikke en god ting, og det vil redusere påliteligheten til komponenter og utstyr. Det vil skade brikken alvorlig.
Dissipasjon kraft, vil det være denne parameteren i SPEC av noen brikker, som refererer til maksimalt tillatt effekttap, effekttap og varme er tilsvarende, jo større tillatt effekttap, den tilsvarende krysstemperaturen er også vil være større.
På den annen side refererer chip strømforbruk til mengden energi som forbrukes av elektrisk utstyr per tidsenhet, og enheten er W, for eksempel et klimaanlegg på 2000W og så videre.
Termisk motstand og temperaturstigning
Vi kjenner alle et ordtak: Snø kjøler ikke og snø blir kald. Dette er en fysisk prosess. Snøfall er en prosess med desublimering og eksoterm, og smelting av snø er en prosess med å smelte og absorbere varme. Temperaturøkningen til brikken er i forhold til omgivelsestemperaturen (25 grader), så konseptet med termisk motstand må nevnes.
Termisk motstand refererer til forholdet mellom temperaturforskjellen i begge ender av objektet og kraften til varmekilden når varme overføres på objektet, og enheten er grad /W eller K/W. Som vist i figuren nedenfor, når en brikke er loddet på et PCB, er det tre hovedvarmespredningsveier for brikken, tilsvarende tre termiske motstander.
1. Den termiske motstanden fra innsiden av brikken til skallet og pinnene - brikken er fast og kan ikke endres.
2. Den termiske motstanden fra chippinnene til PCB-kortet - bestemt av god lodding og PCB-kort.
3. Den termiske motstanden fra brikkehuset til luften - bestemt av kjøleribben og det perifere rommet til brikken. Parametere for termisk motstand for halvlederbrikke
Ta er omgivelsestemperaturen, Tc er tilfellet overflatetemperatur, og Tj er overgangstemperaturen. Θja: Termisk motstand mellom overgangstemperatur (Tj) og omgivelsestemperatur (Ta). Θjc: Termisk motstand mellom overgangstemperatur (Tj) og husets overflatetemperatur (Tc). Θca: Termisk motstand mellom husets overflatetemperatur (Tc) og omgivelsestemperatur (Ta).
Beregningsformelen for termisk motstand er: Θja=(Tj-Ta)/Pd → Tj=Ta pluss Θja*Pd hvor Θja*Pd er temperaturstigningen, som også kan kalles brennverdien .
1. Under betingelsen med konstant termisk motstand, jo mindre strømforbruket Pd er, jo lavere vil temperaturen være.
2. Ved et visst strømforbruk, jo mindre termisk motstand, jo bedre, og jo mindre termisk motstand, jo bedre varmeavledning.
Feil ved beregning av krysstemperatur
Mange bruker denne formelen for å beregne krysstemperaturen: Tj=Ta pluss Θja*Pd, som er oppgitt i TIs dokumentasjon, men den er ikke nøyaktig.
Den generelle betydningen er at Θja er en multivariabel funksjon, som ikke kan reflektere den virkelige situasjonen til brikken loddet på PCB, og har en sterk korrelasjon med utformingen av PCB og størrelsen på Chip/Pad. Ettersom disse faktorene endres, vil også verdien av Θja endres. Det er stor forskjell mellom brikkeprodusenter som tester Θja og vår faktiske bruk, så den brukes til å beregne krysstemperaturen, og feilen vil være stor.
Den termiske motstanden Θja har en sterk korrelasjon med disse parameterne
Samtidig, å bruke formelen Tj=Tc pluss Θjc*Pd for å måle temperaturen Tc på brikkeskallet med et infrarødt kamera, og deretter beregne Tj er ikke veldig nøyaktig. Θja og Θjc gitt av produsenten kan være mer for oss for å evaluere den termiske ytelsen til brikken og sammenligne den med andre brikker.
I parametrene til noen brikker vil det være ΨJT og ΨJB. Disse to parameterne er ikke reell termisk motstand. Metoden som brukes av brikkeprodusenter for å teste ΨJT og ΨJB er svært nær applikasjonsmiljøet til den faktiske enheten, så den kan brukes til å estimere krysstemperaturen. Det er også tatt i bruk av industrien, og det kan sees at disse to parameterne er mindre enn Θja og Θjc, så under samme strømforbruk er krysstemperaturen beregnet av Θja høyere enn den faktiske temperaturen .
ΨJT refererer til Junction to Top of Package, parameteren fra veikryss til pakkeskall, beregningsformelen er Tj=Tc pluss ΨJT*Pd, Tc er brikkeskalltemperaturen. ΨJB, refererer til parametre for overgang til kretskort, kobling til kretskort, beregningsformelen er: Tj=Tb pluss ΨJB*Pd, Tb er temperaturen på kretskortet.
ΨJT og ΨJB kan brukes til å beregne overgangstemperaturen
Termisk design
Den termiske utformingen er den samme som EMC-problemet, det er best å løse det på et tidlig stadium, ellers vil den senere rettingen være veldig plagsom. I den tidlige fasen av prosjekteringen vurderes struktur, PCB-stabling, layout, dekorasjon etc., og varmeavledningsmaterialene vurderes i det senere stadiet.
