TI 的许多模拟开关和多路复用器都没有明确说明允许的最高结温。 乍一看、这似乎令人担忧–但根据多路复用器或开关的工作条件来尊重器件的最高结温、并且可以轻松地根据可用数据近似计算器件可达到的最高工作结温。
绝大多数器件的结温可分为以下几种形式:TJ = TA + RθJA * PDEV。 这表示结温(TJ )是环境温度(TA)加上结至环境的热阻 RθJA,乘以器件的功耗(PDEV)。 幸运的是、模拟开关或多路复用器的功耗仅为:
其中 IDD 和 ISS 是电源电流、VDD 和 VSS 是电源电压、N 是有源通道的数量、ISW 是通过开关的电流、RON 是通道的电阻。 该公式将提供开关在任何时候的功耗。 但是、要估算最大结温、还需要估算最大功率。 该公式简化了位以获得最大功率、如下所示。
这个等式假定器件将在所有方面都具有最大性能以获得最坏情况性能的估计值、然而、应该注意的是、这个等式通常会高估最大结温、因为对于大多数器件、同时耗尽的所有参数都是极不可能的。
现在、最好展示一个有关这一切工作原理的示例。
示例:TMUX1574 | VDD = 5.5V | TA = 125°C
TMUX1574是一款4通道2:1器件、由单电源供电、因此 ISS 和 VSS 均等于零。 在5.5V 电源下、可在数据表中找到最大电源电流。
因此、该值将为68μA Ω。 该器件具有4个通道、因此最坏的情况是4个通道处于活动状态、因此 N = 4。 接下来、可在数据表的绝对最大值部分找到最大开关电流。
ISW 值将为25mA。 接下来、查看规格、找到5.5V 时的最大导通电阻。
最大导通电阻为4.5 Ω。 现在、可以近似计算估算出的最大功率:
要将其转换为结温、需要将其乘以环境和结点之间的热阻抗、然后再添加到环境中。 环境和结点 RθJA 之间的热阻抗取决于封装、可在数据表中找到。 对于 TMUX1574的三种封装、该表如下所示。
利用这些信息、我们可以计算每个封装的估计最高结温。
PW (TSSOP):
TJ (最大值)= 125°C + 117.4°C/W * 0.011624W = 126.365°C
DYY (SOT-23):
TJ (最大值)= 125°C + 123°C/W * 0.011624W = 126.430°C
RSV (UQFN)
TJ (最大值)= 125°C + 129.2°C/W * 0.011624W = 126.502°C
因此,即使这些器件最终以“最坏情况下的性能”结束,添加的温度也是微不足道的,因为大多数温度都是由环境而不是多路复用器本身添加的。 在额定条件下使用器件时、几乎不存在结点击穿的风险、因为在运行期间结点根本不应发热过多(即使在最坏的情况下也是如此)。
有关热指标的更多信息、请参阅以下应用报告: https://www.ti.com/lit/an/spra953c/spra953c.pdf?ts=1639545728909
还创建了一个计算器来帮助进行以下计算: 信号开关功率耗散和结温计算器