[参考译文] PCF8575：散热注意事项

您好、Michael、

这是一个好问题。 有关 IC 温度和热参数的信息很多、因此根据数据表中定义的值查找所需的值可能很困难。 我们可以查看一些场景、以了解这些参数的适用位置以及何时被视为问题。

首先要考虑的是有源器件也会产生一定的热量。 这意味着、在稳定运行状态下、器件将比环境温度更热、因此会进行环境温度升高。 器件将热量传递到周围环境的速率由 R-theta JC 给出、该 JC 表示器件结与环境之间的热阻。 此单元在 C/W 中进行了说明、这意味着该器件每消耗一瓦的功率将比环境温度高很多度。 器件还会通过散热焊盘和 PCB 引脚等其他介质散热、但我们仅以环境冷却为例。  

器件数据表中出现的两个非常常见的规格是自然通风工作温度(TA)和结至环境热阻(R-theta JC)。 数据表中可能未显示的一个重要指标是器件的最高结温(TJ)。 这是器件本身允许的最高温度(例如使用热电偶测量)、同时继续正常运行。 在给定上述两种常见规格的情况下、我们可以通过计算最大指定功耗来估算器件的理论最大 TJ。 -请注意，这种方法不包括其他来源的冷却，因此实际的 TJ 将根据 PCB 设计和其他热阻参数等因素而变化。  

现在来回答您的问题。 PCF8575在自然通风条件下的最高工作温度为85°C。 已知运行器件的温度始终高于环境温度、我们知道该器件的 TJ 大于85C (85C < R-theta JC *功耗+ 85C)。 使用此逻辑、我们可以得出结论、器件可以在结温为80C 的正常范围内运行。  

在器件温度超过最大自然通风环境温度的情况下、需要进行一些计算以确保了解。 但是、如果我们假设器件的工作温度低于最大功率规格、并且环境温度不接近于指定的最大值、则结温很可能会保持在低于其实际最大值。  

如果您希望自己进行这些计算、我建议您查阅器件数据表热特性部分中链接的应用报告：
《半导体和 IC 封装热指标》

如果您对热指标有任何其他疑问、或者您对 PCF8575的具体实施有任何疑问、敬请告知。
此致、
Eric

[编辑]：格式化

您好 Eric、

感谢您提供的信息和帮助。

我知道这是一个非常困难的话题、因此我还有其他问题。

在您的回答中、您写道：

现在来回答您的问题。 PCF8575在自然通风条件下的最高工作温度为85°C。 已知运行器件的温度始终高于环境温度、我们知道该器件的 TJ 大于85C (85C < R-theta JC *功耗+ 85C)。 使用此逻辑、我们可以得出结论、器件可以在结温为80C 的正常范围内运行。  

• 因此、如果外壳温度为80°C、则 PCF8575将正常运行、因为该温度低于85°C…C 的最高环境温度、对吧？

对于我的另一个工作场景、芯片的外壳温度最高可升至90°C

如何证明此方案中的部件是否也正常工作！？

在应用报告中有两种可能：

公式1

TJ = TC +(R0jc *电源)  

->要使用公式1计算结温、我需要热阻 R0JC、但数据表中没有该电阻。

->我还需要最大值 芯片的结温 TJ、以验证是否可以计算出

公式2

TJ = Ta +(R0ja *功率)  

->使用此公式、我可以计算 TJ、但我测量了外壳温度…我是否可以将测得的外壳温度用于 TA？ 我`s 不是、这就是我第一次锁定到等式1的原因！

->此处也是用于验证可能计算的 TJ 缺失

我认为我必须使用公式1、因为我测量了外壳温度、但在数据表中、缺少 R0JC 和最大值 n`t TJ 验证计算、因此我无法使用此公式！

但我也n`t 使用公式2、因为也缺少了最大值 TJ 和其他参数我没有参考系统中实际测量的温度、因为我测量 的是外壳温度、而不是环境温度！？

另一点是如何计算两个公式中的必要功率？

那么、我回到我的问题…如何计算芯片是否能够在90°C 的外壳温度下正常运行！？

谢谢、致以诚挚的问候

Michael

[编辑]：删除了重复文本以提高可读性 - Eric

您好、Michael、

TJ Max 通常是包含在器件数据表中的测量值。 由于这不是一种简单的测量、因此并非所有器件都包含这种测量。 上述公式用于在未使用器件数据表中的其他指定值提供 Tj 最大值的情况下估算 Tj 最大值。 对于 PCF8575、数据表中包含了 Ta、R-theta-JA 和最大功率参数的值。 这些值可在公式2中用于计算理论计算的 Tj Max。

对于此示例：TA (max)= 85C、R-theta_JA (PW 封装)= 88 C/W、最大功率=(100mA)* 5.5V = 550mW
TJ (max)= 85C + 88 C/W * 550mW = 133C。

使用这些估算、只要结温保持低于该值(具有一些较大的容差)、器件就可以保持正常功能。  

请告诉我这是否有意义。
此致、
Eric

尊敬的 Eric：

您的计算示例是合理的、因此现在我知道 绝对最大值 PCF8575的结温 为133°C

但我n`t 该结温。 我只能直接测量 PCF8575表面的温度、 根据我的理解、这称为外壳温度。

这是我n`t 的问题...现在我知道了最高结温、但我无法证明 芯片的外壳温度(90°C)是否正常、因为我没有 R-theta_jc！？

希望您能理解我的问题。

谢谢、致以诚挚的问候
Michael

您好、Michael、

我知道。 由于热力学的变量数量庞大且存在差异、因此获取热参数的特定值和测量值可能非常棘手。 这就是这些计算中的大部分进行估算的原因。 除非系统计划提高器件的热限值、否则通常不值得进行复杂的测试来对严格的热参数进行分类。  

我可以说、结至外壳热阻的值比结至环境热阻的值小得多。 通常、器件结温处于外壳的几度以内。 例如、一个相似的器件具有6C/W 的 R-theta-jc 特性 使用我们在上面使用的值、这将转化为结温和外壳温度之间的大约3C 的差异。  

通常、只要管壳温度不接近计算得出的最大结温、就可以假定不超过此限值。 如果器件温度为90C、这仍然远低于我们计算的限值。 请告诉我、如果您计划在这些热参数的最大限制附近运行、以及将实施的器件和封装。  

希望这些信息能有所帮助。
此致、
Eric

尊敬的 Eric：

现在我想我已经了解了。

让我总结一下：

使用方程式 Tj = Ta +(R0ta * Power)、我可以计算最大值 结温。 Ta 为85°C、R0ta 为61°C/W (DBQ 封装)、 最大 功率为550mW 时、我得到的最大值为 TJ 为118、55°C

因此、我的最大值  90°C 的测量外壳温度远低于该最大值 因此 PCF8575将正常工作、对吧？

但是、我现在可以使用 公式 Tj = TC +(R0tc * Power)来证明测得的温度为90°C。 在这里、我使用 R0tc = 6°C/W、Tj = 118、55°C 且 TC = 90°C
计算结果表明、我需要 4、167 W 的功率来产生如此大的热量 才能达到最大值 结温。 这是  我从未在系统中使用过的757mA 大电流！
->因此、我们已经证明 PCF8575能够在90°C 的外壳温度下正常工作、对吧？

因此、现在我希望 我的总结是正确的。

感谢您的耐心等待。

此致
Michael

您好、Michael、

您对结至环境热参数的使用看起来不错。 第二个公式看起来也不错、但大功率数可能会引起一些误解。 通常、您会在最高环境温度附近应用此公式、因此您不会期望需要如此大的功耗来超过最高结温。 由于您似乎不会在这些条件下运行(外壳温度仅为90C)、因此您应该可以在这里正常运行。

"因此、我的最大值  90°C 的测量外壳温度远低于该最大值 结温、因此 PCF8575 将正常工作、对吧？"
是的

此致、
Eric