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[分享] 罗姆干货分享(十一)决定实际输出电流的要素是?

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2022-9-30
发表于 2018-5-18 16:04:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
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~14.0V4.5V~8.0V2.4V~5.5V
最大输出电流0.3A、0.5A、1.0A0.3A、0.5A、1.0A、1.5A0.5A、1.0A
输出电压设置范围(可变型)1.5V~13.0V1.5V~7.0V0.8V~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。
graf_0626_03.jpg
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。


graf_0626_04.gif
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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2019-12-16
发表于 2018-5-21 16:51:33 | 显示全部楼层
散热封装已经成了LDO的必备要素了
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