罗姆干货分享（十一）决定实际输出电流的要素是？

JonhLee

新LDO线性稳压器的G系列、H系列、I系列，产品阵容共拥有91种机型。输出电压有可变型0.8V～13V，及固定型从1V到12V的共14种电压，输出精度高达1%。输出电流有0.3A～1.5A共4种电流，这些组成强大矩阵。
这些系列的产品阵容与规格如下。

	G系列	H系列	I系列
输入电源电压范围	4.5V～14.0V	4.5V～8.0V	2.4V～5.5V
最大输出电流	0.3A、0.5A、1.0A	0.3A、0.5A、1.0A、1.5A	0.5A、1.0A
输出电压设置范围(可变型)	1.5V～13.0V	1.5V～7.0V	0.8V～4.5V
输出电压(固定型)	1.5V、1.8V、2.5V、3.0V 、 3.3V、5.0V 、6.0V、7.0V、8.0V、 9.0V、10V、12V	1.5V、1.8V、2.5V、3.0V 、 3.3V、5.0V 、6.0V、7.0V	1.0V、1.2V、1.5V、1.8V、 2.5V、3.0V 、3.3V

该表中可获得最大输出电流的是H系列的1.5A产品，例如，7V输出的产品可获得10.5W的输出功率。
然而，实际上受诸多条件的影响有时无法达到目标值，这点大家应该都有认知。基本上电源IC代表性的处理较大功率的IC，依赖于热所能获得的功率有限。准确的说，芯片的温度Tj不可超过最大额定Tj max，因此需要在Tj max以内使用。线性稳压器的Tj计算公式如下。
　Tj ＝ 自身发热＋Ta
　    ＝（热阻θja×功耗W）＋Ta
　    ＝｛θja×（输入输出电压差×输出电流）W｝＋ Ta
该公式中，为方便阐述，在功耗中未包括自身功耗。严格地讲，必须追加（输入电压×自身消耗电流）量的功率，但因自身消耗电流较小，输出电流较大时输出功率占主要地位。
实际使用时，输出电压必须达到指定的电压，因此需要考虑的问题是是否可获得输出电流即所需的负载电流。在进行其计算之前，必须提前考虑存在其他可调整的项目与无法/较难调整的项目。当然，Tj max无法变更。
输入输出电压差是影响较大的要素。然而，可获得的电压（输入电压）大致已经确定。要想使用1个线性稳压器，准备使条件变好的输入电压源并非普通。换句话说，输入输出电压差正常情况下也是无法变更的项目。
Ta由于有所设计设备的温度规格，因此，设备的温度规格如果确定为0℃～50℃，则Ta的最大值为50℃，或考虑到是壳体内，因发热导致壳体内的温度上升，因此以加上这部分的Ta进行计算。允许通过风扇等进行冷却时，使用该条件下的Ta，但基本上可以认为Ta是无法进行太多调整的项目。
其结果是，通常受发热限制无法获得所期望的输出电流时，降低热阻是最好的对策。降低热阻的方法有：使用热阻低的封装的IC，使用安装PCB板采用多层结构等散热特性好的产品，以及安装散热器等。考虑到最近包括外形尺寸在内的节省空间要求，很多情况下较难安装散热器，因此需要探讨封装与PCB板散热。

该线性稳压器的新系列，已采用在背面散热板露出的HTSOP-J8封装（4.9×6.0×1.0mm）。通过将该封装的散热板焊接在考虑到散热的PCB板上，可使热阻得以大幅改善。下面是HTSOP-J8封装的容许损耗图表。

假设前面举例的7V /1.5A输出时的输入电压为12V时，计算如下。Tj max为150℃。
输出功耗＝（12V－7V）×1.5A　＝7.5W
从图表可知，最大的容许损耗为3.76W（⑤的条件，θja＝33.3W/℃），因此该输出电流下无法使用。此时的自身发热为7.5W×33.3℃≒250℃，在探讨Ta之前就以被彻底淘汰。
假设Ta为50℃，则热阻最低的⑤的条件下的容许功率为3W。进行逆运算可知0.6A是该条件下的极限。如果热阻可以进一步降低，同样进行逆运算，（Tj max 150℃－Ta 50℃）÷7.5W＝13.3℃/℃，因此这个如果能实现，则可获得1.5A。
粗略的说，决定实际的输出电流的要素为Tj，即发热与环境温度。顺便提一下，在该条件下，使用1.5A产品和使用1A产品的结果是相同的，没有任何变化。

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散热封装已经成了LDO的必备要素了