GERY013C january 2023 – april 2023 LMQ61460-Q1 , TPS54319 , TPS62088 , TPS82671 , UCC12040 , UCC12050
- Auf einen Blick
- Authors
- 3
- Was ist Leistungsdichte?
- Wodurch wird die Leistungsdichte begrenzt?
- Einschr?nkung der Leistungsdichte: Schaltverluste
- Begrenzungsfaktor Nr. 1: Ladungsbezogene Verluste
- Begrenzungsfaktor Nr. 2: Sperrverz?gerungsverluste
- Begrenzungsfaktor 3: Verluste beim Ein- und Ausschalten
- Was schr?nkt Leistungsdichte ein: thermische Leistung
- Schwierigkeiten bei der Verbesserung der Leistungsdichte überwinden
- Innovationen zur überwindung von Schaltverlusten
- Innovationen für die Thermik von Geh?usen
- Designinnovationen für erweiterte Schaltkreise
- Innovationen bei der Integration
- Fazit
- Weitere Ressourcen
Was schr?nkt Leistungsdichte ein: thermische Leistung
Auch die thermische Leistung bzw. das W?rmeverhalten des Systems wirkt sich stark auf die generelle Leistungsdichte aus. Je besser das Geh?use W?rme abgibt, desto mehr Leistungsverluste k?nnen normalerweise toleriert werden, ohne dass starke Temperaturanstiege zu beobachten sind. Diese Faktoren werden üblicherweise zusammen mit sorgf?ltigen Sch?tzungen der Anwendungsbedingungen in Datenblattparametern wie dem W?rmewiderstand Kontaktstelle-Umgebung (R?JA) erfasst. Weitere Informationen zu üblichen W?rmeimpedanzwerten in MOSFET-Datenbl?ttern sind dem Video zu entnehmen: MOSFET-Datenbl?tter verstehen:W?rmeimpedanz
Das Ziel bei der thermischen Optimierung eines Geh?uses und einer Leiterplatte (PCB) besteht darin, den Temperaturanstieg bei vorhandener Verlustleistung des Leistungswandlers zu verringern. Im Zuge der Fortschritte bei Miniaturisierung und Kostensenkung verringert sich der Platzbedarf von Wandler, Leistungsschalter und Gate-Treiber. Dadurch wurde die thermische Auslegung auf Systemebene zunehmend schwieriger, da sich die kleineren Silizium- und Geh?usegr??en, wie in Abbildung 6 beschrieben, normalerweise nachteilig auf das W?rmeverhalten auswirken. Mit immer kleiner werdendem Die-Bereich verschlechtert sich der zugeh?rige W?rmewiderstand Kontaktstelle-Umgebung (R?JA) exponentiell.
Abbildung 6 Geh?use R?JA vs.
Die-Bereich.In dieser Abbildung ist deutlich zu erkennen, dass sich das erwartete W?rmeverhalten durch die Verbesserung von Geh?usegr??e, Die-Bereich und Gesamt-Leistungsdichte rapide verschlechtert, sofern Innovationen bei der Verbesserung des W?rmeverhaltens des Geh?uses (mehr W?rme abgeben) und der Verringerung von Leistungsverlusten (weniger W?rme erzeugen) keine Priorit?t erhalten.