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[参考译文] CSD19538Q3A：使用脉冲时计算温度

admin
Guru**** 2390755 points
Other Parts Discussed in Thread: CSD19538Q3A, CSD19538Q2

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/783175/csd19538q3a-calculating-temperature-when-using-pulsing

器件型号：CSD19538Q3A
主题中讨论的其他器件： CSD19538Q2

您好！

我想制作一个具有 MOSFET、分流器和运算放大器配置的恒流 LED 驱动器。  

LED 驱动器的规格：

  • 频率：≤100Hz
  • 正向电流：1A
  • 脉冲持续时间： ≤300微秒
  • 源：48V
  • 正向电压 LED：34.5-45V
  • 感测电阻：1欧姆
  • Pmosfet：脉冲期间最大12.5W
  • 环境温度：60°C

我提出了 Vic 下面的原理图、它由模拟输出设置、Pulse 设置脉冲的频率和持续时间。

现在、我的问题是如何找到一个合适的 MOSFET、在不增加散热器的情况下处理给定的功率耗散。

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    TI__Guru**** 2390755 points
    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。

    迪伦

    感谢您考虑使用我们的 MOSFET。

    至于应用条件、我估计 MOSFET 中的损耗将小于100mW。

    CSD19538Q3A 可在典型 PCB 设计中轻松应对这种类型的功率损耗、我建议您务必遵循数据表中的封装指南。 有关这些类型封装的其他 PCB 指南、请参见：-

    如果您正在寻找更小的器件、另一种选择是 CSD19538Q2、这是相同的器件、但采用 SON2x2与 SON3x3封装(尺寸缩小~60%)。 这也可以轻松处理100mW 的功率耗散。

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    TI__Guru**** 2390755 points
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    尊敬的 Chris：

    感谢您的回答、但我计算出、脉冲期间电压将为12.5W。
    这是正确的还是我忘记了什么？

    迪伦
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    TI__Guru**** 2390755 points
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    迪伦

    您如何计算损耗？
    我快速计算了基于直流的损耗，这是 I2R，@ 1A 电阻为~50m Ω。损耗为50mW，不是直流，会明显降低，开关损耗@ 100kHz 不会使其加倍。 因此、可以安全地假设 FET 中的损耗小于100mW。
    您的栅极驱动电压是多少？ 获得12.5W 功率的唯一方法是以线性方式使用 FET、并在高于阈值的情况下运行、同时 FET 的电阻大幅增加、对于12.5W 功率、这意味着在1A 电流的情况下、FET 的电阻为~12.5Ohm。
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    TI__Guru**** 2390755 points
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    迪伦
    感谢您的联系。 我回顾了电路和功率损耗计算。 FET 在饱和区工作、并在 FET 导通时调节 LED 1A 恒定电流。 12.5W 是 FET 导通时300us 的瞬时功率：

    PFET 安装=(Psupply–tina–psense) x if =(48V–34.5V–1V) x 1A = 12.5W ->绝对最大额定功率@ TC = 25C 为23W

    我们可以将其乘以占空比(300us @ 100Hz 时为3%)、以确定平均功耗：

    PFET avg = PFET 安装 x 300us x 100Hz = 12.5W x 300us x 100Hz = 0.375W。

    使用 Rtheta (j-a)= 55C/W、我计算出温度上升= 20.6C (TJ ~ 80C)。

    我还了解了使用1ms 脉冲(保守)、VDS = 12.5V 且电流约为7A 的 SOA。 如果我在60°C 环境下降额、我将得到大约5A 的电流。 您应该可以根据您提供的要求在该应用中使用 FET。
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    TI__Guru**** 2390755 points
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    尊敬的 John：

    我认为我必须使用他的连续占空比并使用数据表图1中的 K/W 值。
    因此、使用 PFET 安装=(Vsupply–Vled–Vsense) x if =(48V–34.5V–1V) x 1A = 12.5W
    12.5W * 0.2 * 55C = 137.5C
    脉冲结束时为137.5C + 60C = 197.5C。

    此致、
    迪伦
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    TI__Guru**** 2390755 points
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    您好！Dylan、
    感谢后续行动。 您的温升计算方法是正确的。 但是、图1使用结至外壳热阻抗、而不是结至环境热阻抗。 我们可以使用此公式来计算外壳温度以上的结温上升：12.5W x 0.2 x 5.5C/W = 13.75摄氏度。 我们测量封装底部漏极焊盘的外壳温度。 您还可以测量器件旁边 PCB 上的温度、或使用 IR 摄像头测量封装顶部。 大多数热量通过封装底部散发到 PCB 中、因此外壳顶部将比结温低几摄氏度。 我们只能保证结至外壳的热阻抗、因为结至环境(或 PCB 至环境)在很大程度上取决于 PCB 布局、铜重量、层数等 通过使用瞬态热阻抗、您可以确定可接受的外壳温度、从而保持 Tj < Tjmax (具有一定的降额)。

    如需了解更多相关信息、请访问 TI 的 MOSFET 博客系列： e2e.ti.com/.../MOSFET+Blog+Series。 第6部分讨论了热阻抗、并提供了指向 TI 热分析登录页面 http://www.ti.com/thermal的链接。 第4部分讨论了 MOSFET 脉冲电流额定值和瞬态热阻抗。