[参考译文] OPA541：热限制和驱动电感负载

重新附加波形

 尊敬的 Thomas：

感谢您的快速响应！ 我的客户还有一些绿色的跟进问题：

“外壳”所指的温度是多少？

外壳温度(TC)参考点是顶部由塑料成型材料占用的金属热标签部分的底部。 这是电源芯片在内部连接到卡舌的大致中心点。

那么、从理论上讲、我要通过在散热器上钻一个孔并触摸塑料部分下方部件中心的凸片来测量这一点吗？

外壳温度限值明显低于结温限值的原因是什么？

 对于大多数硅片和工艺而言、最大 TJ 为150 C 是安全的。 但是、塑料成型材料不能承受150°C 的温度而不会退化。   

OPA549MKVC 呢？  它可以在本质上相同的封装中具有125C 的外壳温度…  为什么是这样？

图11的安全工作区曲线表明、50W 的功耗正常、但外壳温度限制表明情况并非如此。

OPA541AP 的 SOA 曲线可能会耗散50瓦甚至更多的功率、但需要将 TCASE 保持 在85 C 的最大温度、并将结温 保持在150 C 的最大温度。 这可能需要使用大型散热器或散热器加风扇。

假设我可以使用无限散热器，并查看封装热阻。  根据数据表、θ J-C 的底部为0.1C/W。 因此、50W 意味着该接口上的电压上升5C。  因此、我的计算结果是、对于50W 功耗下的 kV 封装、结温限值为85 + 5 C = 90C。  是这样吗？

谢谢、

康妮

尊敬的 Thomas：

感谢您的支持。 这解决了我客户的问题。

此致、

康妮  

尊敬的 Thomas：

我的客户正在考虑将放大器直接连接到散热器、并让散热器浮动(基本上连接到-Vs、通过放大器)。

数据表指出、该选项卡不用于传导电流。 由于我们在一个常见的散热器上有多个放大器、因此是否有任何寄生电流流流经散热片的问题？  我可以想象、器件的引线电阻足以使某些电流在较高电流条件下流动。

谢谢、

康妮

尊敬的 Thomas：

只需在这里办理入住手续。

谢谢、

康妮

尊敬的康妮：  

问：有没有任何寄生电流流过该选项卡的问题？   

云母或其他热绝缘体是导热体、但不连接电。 如果您使用的是热绝缘体、则无法实现最低的热阻。 可以使用云母或其他绝缘体安装方法。 OPA541的 V-和压片将如您所示浮动(云母或隔热帽可能需要比 OPA541的压片稍大一点、以防止在安装过程中出现短路)。  

在下面的指南中、最好使用自己的散热器来安装 OPA541。 OPA541可能比安装在散热器上的其他运算放大器散热更多。 如果您能够将 OPA541的散热器与其他散热器隔离开来、它不会加热其余组件、并且您可以将 OPA541的凸片直接安装到其散热器上。   

将 OPA541安装到更大的散热器上的优点是可以冷却较大的表面。 我更担心 OPA541的 V-、如果组装不正确、它可能会对 GND 短路。 如果您将类似的绝缘体放置在其他运算放大器散热器卡舌上、可能会减少可能的错误。  

如果您有其他问题、请告知我们。  

最棒的

Raymond

您好、Raymond、

我客户的应用程序有多个 OPA541，共用同一个 V-，它们通过它们在通用散热器上的卡舌以电气方式连接在一起。 如上面注释的突出部分所示、散热器是隔离的。  这是允许的吗？

谢谢、

康妮

尊敬的康妮：

问：如上面注释的突出部分所示、散热器是隔离的。  这是允许的吗？

如果每个 OPA541的凸片与云母或隔热帽隔离、并通过螺栓固定在单个散热器上、则可以使用。 由于散热绝缘体不是电导体、因此应根据布局指南接受。  

如果热绝缘体保持较薄且性能具有高导热性、则绝缘体上的温度梯度应表现出极小的热阻。  单个散热器不应测量任何电压电势与接地之间的关系。  

请确保安装螺栓按照 OPA541凸耳的扭矩规格拧紧。  

如果您有其他问题、请告诉我。  

最棒的

Raymond   

您好、Raymond、

似乎没有回答客户的问题。

放大器的功率耗散为50W。  在封装区域、绝缘焊盘的导热性约为每 W 1C。 这是散热绝缘体上的温度上升50°C。  这意味着要保持85°C 的 Tcase、散热器的最高温度为85–50°C 或35°C。 在40°C 的环境中、如果没有主动冷却、则不是很实用、也不可能。

如果仅使用润滑脂(无电气绝缘)、则热导率约为0.5C/W。 因此、温升现在为25C。  因此散热器温度可以是85–25 = 60C。  热设计。

由于有多个放大器(比如4个放大器)，因此将所有放大器固定在大型散热器上比将每个放大器固定在更小的散热器上更经济。  在该实现方案中、所有卡舌都是电气连接的。   这是允许的吗？

谢谢、

康妮

尊敬的康妮：

您从何处获得1C/W 或0.5C/W？ 这是我的计算。 我访问了 digikey.com 并找到了以下内容。  

https://www.digikey.com/en/products/filter/thermal-pads-sheets/218?s=N4IgTCBcDaIC4AsCmAnAtgQwDYAIDGA9gHYAmArnnAJYBuSOADhiSALoC%2BQA

https://www.laird.com/sites/default/files/2018-11/THR-DS-TMATE-2900%201110.pdf

我选择了 Tmate 2905C、查看捕获的图像

在20psi 的压力下、它具有0.07C-in^2/W、假设 OPA541的背面为"x0.5"或0.5in^2、5mil 厚的热性能表将具有0.07C-in^2/W /0.5in^2 或0.14C/W (0.7C-in^2/W 分频0.5in^^2或0.07C/W)、然后反相乘以0.5C/W。 对于50W 耗散、5mil 厚热绝缘体上的热损耗为50W*0.14C/W = 7C (1mil = 0.001"、1"=25.4mm)。  

热绝缘体基于硼氮化物(BN)填充剂复合热绝缘体。  BN 是  半导体和电绝缘体中热导率最高的系数之一(室温下为751 W/mK)、  由于层内耦合较少、其热导率随着厚度的减小而增加。 当然，您不会得到751W/米*Kevin，因为绝缘层或聚合物中填充了部分 BN 填充物。 我没有仔细检查过这个地方、可能比我选择的隔热帽更好。   

在 OPA541的数据表中、TO-220封装的结至外壳(底部)热阻为0.1C/W。 由于散热功率为50W、TO-220的背面将比环境温度高5C。 如果 Tamb=40C、则散热器温度应约为40C+5C+7C=52C。  

导热性单位为 W/meter*Kevin 或 W/meter*C 如果要转换为 C/W、则必须将热导率乘以绝缘膜厚度、然后将其反转。  

您必须为应用选择良好的散热绝缘体、尤其是在仅使用自然对流冷却的情况下。 确保 散热器中有较大的表面区域用于冷却。  

如果您有任何问题、请告诉我。

最棒的

Raymond