[参考译文] TPS53515：采用 TPS53515的 PCB 热分析

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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/822908/tps53515-thermal-analysis-of-the-pcb-with-tps53515

器件型号：TPS53515

您好！

我们正在使用4个 TPS53515RVET 来生成4个3.3V 的电压、并且我们已经完成了布局活动。现在、我们将通过进行热分析来检查设计的热分析。

我们观察这4个 IC 上的热点。在不考虑风扇的情况下、结温最高可达250°C、风扇速度为1000英尺/分钟 Tj 时、结温最高可达127°C

在提出我的问题之前、我将在下面提到设计注意事项。这些值在仿真工具中被视为电气输入：

输出电压：3.3V

输出电流：6A

效率：90%

输入电压：12V

输入电流：近2A

功率耗散：2.2W

Theta JC：34岁。

TI 允许的最大值：150摄氏度

在布局中、我们提供了合适的散热焊盘、散热过孔和接地形状(层叠中有4个 GND 层)。以及在工具中正确输入的参数。

尽管如此、为什么结温会达到250摄氏度(在没有风扇的情况下)？设计注意事项是否正确、或者上述设计注意事项中是否存在缺陷？

我正在检查是否存在任何布局问题或与仿真工具相关的问题。通过这个论坛、我只想确认上述参数是否合乎逻辑。

我还随附了 TI Webench 设计报告、其中原理图为 designed.e2e.ti.com/.../TPS53515RVER_5F00_3.3VFPGA.pdf

此致、

Vijetha

5 年多前

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 1828310 points

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Vijetha、

Webench 报告指出 PD = 1.384W 且 Tj = 68.925 C。如果您的仿真中达到250 C、我认为仿真中必须存在严重误差。我建议您仔细检查它。

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 1828310 points

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我们需要看到总 PD 对吗？

根据应用手册 http://www.ti.com/lit/an/slva390/slva390.pdf 中的公式14、我们的理论 PD 值为2.2W。

如果我们考虑 THETAJC (=(TJ-TC)/PD)的公式、则 TJ 值为120+ deg C (假设外壳温度为50摄氏度、PD=2.2W、THETAJC=34)。

在仿真过程中、我们考虑了500RPM 风扇、现在我们看到 IC 的结温为120+deg C。在此设计中、我们使用了更多的 TI 稳压器、在这些 IC 位置看不到任何热点。我们仅在 TPS53515周围找到红色区域。

此致、

Vijetha

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 1828310 points

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Vijetha、

如果外壳温度为50 C、且 PD = 2.2 W、则 Tj =(PsiJT * PD)+ TC =(1.8 * 2.2)+ 50 = 53.96 C。 ThetaJC 顶部对于带有散热焊盘的器件而言实际上并不是一个有用的参数。

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 1828310 points

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您好！

好的、我们的热仿真工具要求使用结至外壳热阻参数。我们输入了 ThetaJC (top)值(=34)。

如果 ThetaJC (top)不是一个有用的参数、那么我们必须在仿真工具中考虑 THETAJC (bottom)值。使用2.2代替34肯定会产生很好的热效果。那么、我想确认我们在这里输入了错误的值吗？

此致、

Vijetha

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 1828310 points

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Vijetha、

您可能希望使用 RθJB Ω 结至电路板热阻来计算焊接连接。

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 1828310 points

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该工具没有用于输入 THETAJB 值的选项。该工具仅接受芯片的 THETAJC、PD、Vout 和最大允许 Tj。

当我与该工具的支持团队进行检查时、我的目标是该工具将根据输入的值和 IC 的尺寸详细信息(L、W、H、引脚数和尺寸、散热焊盘尺寸和散热过孔、PD 等)在内部计算 THETAJB。

因此、我认为 THETAJC 为34、并在工具中输入了相同的值。现在我对 THETAJC 的输入值有疑问、它必须是34还是2.2？

此致、

Vijetha

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 1828310 points

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Vijetha、

由于我不熟悉您的建模软件、因此我无法为您提供确切的答案。数据表显示了 Vin = 12V、Vout = 5V、Vout = 12A 和 Fsw = 500kHz 时器件的热成像。 IC 外壳顶部温度为75.6 C、功率耗散为2.19W、Ta = 25 C 时结温为75.6 + 2.19* 1.8 =79.54 C。我会尝试匹配此条件并调整您的热参数、直到结温匹配。

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 1828310 points

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在计算结果 Tj 时、您考虑了"1.8"。这是什么1.8？

我想您使用了 RThetaJC=(Tj-TC)/PD 的公式来计算 Tj。

但您认为 RthetaJC=1.8。为什么？它必须是34或2.2对吗？还是变量？

此致、

Vijetha

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 1828310 points

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Vijetha、

1.8是 PsiJT 特性参数。 1.8 * Pdiss +外壳顶部温度= Tj。我根据数据表图32中的热像估算了上述条件下的结温。我不会使用34.1。 Theta JC 不能为带有散热焊盘的器件提供实际的结温。如果您的软件可以估算 PCB 上焊接附件的热阻、则可以使用2.2。有关热指标的详细信息、请参阅此文档；

www.ti.com/.../spra953

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 1828310 points

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您好！

很抱歉、最近几天没有回复。我们以 RThetaJC=2.2为基础完成热分析。

但我们想知道一件事。在数据表(第13页)中、在热像仪上捕获了一份输出功率为60W (5V、12A)的热性能报告。观察到的外壳温度为75.6deg C。我们想知道捕获电路板时电路板的环境条件是什么(无论它是在有风扇还是没有风扇的情况下都保持在开放的环境中？如果有风扇，风扇的速度是多少？请通知。

此致

Vijetha

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 1828310 points

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Vijetha、

无法100%肯定地说、这是6年前拍摄的图像、但我们通常会在室温下拍摄这些图像、而不会有强制空气。

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