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[参考译文] TL1963A:热设计帮助

Guru**** 2382480 points
Other Parts Discussed in Thread: TL1963A
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/899755/tl1963a-thermal-design-help

器件型号:TL1963A

客户希望使用多个 TL1963A 将 Vin = 10.8V 转换为13.2V 至 Vout = 9V。 输出负载= 1.2A。  TAmbient = 45°C。

一种方法是级联两个串联的 TL1963A LDO (采用 KTT 封装)以共享功率耗散。  两个 LDO 将在电路板顶部共享一个足够大的散热焊盘、以便封装这两种封装。  焊盘将有大约20个散热过孔、直至8层电路板的第7层。 第7层几乎是所有接地层(>2500 sqmm)。  

另一种方法是使用三个并联的 TL1963A 器件来共享负载。 这三种器件都可以处理全部的输入/输出压降、但会输出到不同的电路、因此无需负载镇流器。 每个 LDO 将处理大约400mA 的负载电流。 顶部散热焊盘将足够大、足以容纳全部三个 LDO。

我们建议采用哪种方法? 由于面积原因、客户只想离开两个 LDO。 似乎使用三个 LDO 会降低 LDO 的结温、但考虑到器件尺寸和所需的输入/输出电容器、这可能是最大的解决方案。  

不清楚如何对 PCB 的热计划建模。 散热过孔是否足以将顶部散热焊盘保持在合理的温度?  

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    您好、Mark、

    听说他们已经在规划多个散热过孔、这一点很好、客户经常会错过、并且会产生重大影响。 如果最高环境温度为45C、则可能会与两个串联的 LDO 脱离。 我建议将第一个 Vout 设置为10.2、以便最小 Vin-Vout=600mV、从而使其远离压降、并在 Vin 增加到13.2V 时降低第一级的功率耗散。 因此、在最坏的情况下、我们将具有2.4W 的功耗(1.2A*[13.2V-10.2V])、JEDEC 高 K 电路板的 RJA 为32.9C/W。 因此,如果使用 Tj=Ta+PD*RJA,则会导致最高结温为124C,使其保持在最高工作温度以下。  

    但是、对其电路板的描述似乎可能比 JEDEC 高 K 电路板更好、我们的数据表明、通过良好的热布局、RJA 可以降低~30%( 如果您有兴趣、请参阅此应用手册)。 虽然热通路最好以电气方式连接到更多金属、但如果内部层在过孔内和周围有大量金属、那么该金属仍然有助于减轻热量负担。 假设30%的改进会导致最高结温为99C。  

    因此、它们的最高结温应介于99C-124C 之间、并保持在规格范围内。 最后需要考虑的是 LDO 在这些扩展温度下运行的频率(这是 Vin=13.2V 时应用1.2A 电流的频率以及环境温度在45C 最大值时的频率)。 目录 IC 使用 JEDEC 标准 JESD22-A108 和 JESD85进行认证、该标准确保 IC 可在 Tj=55C 下运行大约9年、但寿命会随着温度的升高而降低(这种情况经常被忽略)。 为了让您了解结温对 IC 寿命的影响、下图显示了基于 JEDEC 标准的最小寿命与结温间的关系。  

    如果您有任何其他问题、请告诉我。  

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    您好、Kyle、

    感谢您的全面分析和评论。   这真的很有帮助。  但是 、计算中可能会出现误差。  

    在 Vin = 13.2V 的最坏情况下、第一个 LDO 的功耗为1.2A (13.2-10.2)= 3.6W、而不是2.4W。  在 RJA 假设为32.9°C/W 的情况下、这会导致更高的结温(163C)。 即使 RJA 的温度提高了30%、结温也可能超过125C。  

    我在浏览时是否忽略了某些内容?  

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    您好、Mark、

    抱歉、我是通过一些方法造成愚蠢的误差并错误计算功率耗散的、正确的做法是、它应该是3.6W、即使 在最佳 PCB 布局情况下、也要比额定结温(126C)高~1度。 因此、如果他们真正优化电路板的热性能、则会恰好处于或高于最高结温、这不会真正导致从性能角度来看产生很大的差异、但这会使我之前在最小寿命方面所做的评论更加相关。  

    因此、他们需要自行进行分析、以确定如何继续、但我建议使用三个并行 LDO。 该拓扑会使每个 LDO 消耗1.2W 的功率、如果我们假设 PCB 仅与 JEDEC 板一样好、则我们预计最高结温为~83C、因此该设计具有很大的裕度。