对于许多应用中的模拟开关、需要通过开关支持几个100mA 电流(从源极到漏极、或从 NO/NC 到 COM)。 许多器件已经具有根据环境温度指定的最大电流、例如 TMUX8212。 但是、如果器件指定了结温、或者您希望针对您的特定用例(温度、电源电压、并联通道)进行计算、您可以使用下面的公式和方案。
此最大电流主要有2个限制。
- 器件的固有金属限制
- 热自热限制
要计算特定设置的最大电流、您需要以下信息：
- 最高环境温度
- 封装热系数
- 导通电阻
- 并行通道数
- 产品说明书中的任何基于温度的最大电流限制
以下是使用 TMUX1112的一个示例、数据表中指定的数据为：
最大 TJ = 150°C
RθJA = 146.8°C/W
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TJ (°C) |
最大 IDC (A) |
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25 |
0.15 |
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85 |
0.12 |
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125 |
0.06 |
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150 |
0.03 |
我们在5V 电源下运行、所有4个通道并联、环境温度为30°C。 首先、我们可以快速找到5V 电源下的导通电阻、即4.9 Ω。然后、我们使用下面的公式计算最大热限值、其中 n 是通道数、Ron 是导通电阻。 请注意、根据上表中下一个最接近的行、我们为以下公式选择起始 Tj。 由于 Ta 为30C、我们将选择85C Tj 进行比较。 此等式可以根据需要在较高的 Tj 值递归完成。
在本例中、这是138mA。 我们可以将其与数据表中最接近的限值进行比较、并使用最小的数字。 如图所示、85C Tj 时的限制为120mA、因此这种情况下的最大电流为每通道120mA、即总480mA。 在这里、我们受到器件固有金属限制的限制。
如果我们在50C Ta 上执行同样的操作、上述公式将得到110mA。 因此、此处的最大电流实际为每通道110mA、而不是120mA、受自发热导致的热性能限制。
同样、您可以通过以下公式计算这些示例中的 Tj 和总功耗。 请注意、 器件的电源电流消耗会消耗一些很小的功率、此处忽略了这一点。 有关如何计算模拟开关的最高结温的详细信息、请参阅 此处的常见问题解答。
在我们的示例中、环境温度为30C 时、器件的结温将为71.4C、耗散功率为280mW。 环境温度为50C 时、结温为85C、耗散的功率为240mW。
脉冲电流的计算方法与之相同、但使用占空比 d。通常、脉冲电流在10%占空比下指定。
为了简化设计、我们提供了一个 Excel 工具、用于根据数据表信息自动计算所有这些信息。 要使用该工具、只需在左侧单元格(A-G 列)中输入数据表中的信息、就会自动计算最大电流、结温和总功率。