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设计电源管理电路时必需考虑的散热问题

时间:11-23 来源:EDN 点击:

图5中所示的测试示例在LM3554的电路中使用了VLS4010ST-2R2,直流电流阶跃为1.65A。室温时的电阻开始时为65mΩ。超过30秒之后,电感器达到稳态,电阻变为73mΩ,相应的稳态工作温度大约为 56℃。

图 5. 电感器热响应。

使用热阻(RT)的定义,可以获得:
这里要注意的一件事情是电感器的功耗是其线圈电阻的函数,后者会随着温度发生变化。因此,需要考虑计算电感器在给定RT的TF。将RT的等式插入电感电阻与温度等式并求解TF可以得出:
其中k为
图5显示等效的电感温度上升与时间大约具有一阶指数关系。这再次得出等式:
采用下面等式算出的热容:
了解闪光LED驱动器示例中的电感热阻可以提供一些有益的见解。因为与闪光持续时间(小于1秒)相比,电感器达到稳定温度需要相当长的时间,所以采用稳态热阻估算的满闪光电流时的电感器工作温度,很可能会过高估算电感器的工作温度。这可以允许减少在脉冲器件(如闪光LED驱动器,而不是稳态电源)中工作的电感器的尺寸。

总结

当处理功耗相对较大的器件时,通常有必要估算电源管理电路的温度。使用通用热阻可以很好地比较采用相同封装的相似器件,但很可能得不到准确的温度预测。因此,通常有必要采用复杂的热计算或直接测量热阻的方法。本文重点介绍了几种可用于测量器件的温度并获得器件热阻的示例。知道准确的器件温度和器件功耗,从而进行热阻计算。

在知道热阻之后,利用器件功耗的逐步变化和监控器件温度可以计算器件热容。这样可以更准确地估算由于瞬态热事件导致的器件温度。本文中列出的示例是通过使用高电流白光LED闪光驱动器而完成的,但也同样适用于其他电源管理器件,包括以脉冲方式工作及专为长时间工作而设计的器件。

编辑:博子

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