9 熱設計示例

我們通過一個例子來闡明本文討論的一些觀點。使用的是采用 HSOIC 封裝的 LMR33630。表 9-1 總結了設計細節，而圖 9-1 顯示了數據表中所需的信息。

首先，找出應用在各個條件下的效率。如果無法找到確切條件下的效率，則查找接近的數據，并使用表 3-1 中的規則進行插值。在 25°C 的環境溫度下，效率約為 87%，這包括電感器損耗。考慮到本示例中的 85°C 環境溫度，將效率降低至 85%。使用Equation2 計算出的功率損耗約為 1.7W。根據Equation3 和在數據表中找到的電感器電阻，將該功率向下修正至約 1.57W。接下來，重新排列Equation1 以確定在我們的示例條件下可承受的最大 θ_JA。給出的值約為 25°C/W；穩妥起見，使用 24°C/W。使用Topic Link Label7.2所示的電子表格以及示例值，調整 PCB 的尺寸，直到達到約 24°C/W 的值。這使得電路板尺寸約為 4.84in²，或約為 30cm²。為了進行比較，Equation5 中的指南給出了約 25cm² 的面積；或減少約 20%。表 9-2 匯總了結果。圖 9-2 顯示了使用熱像儀對 LMR33630ADDA EVM 進行熱測量的結果，表 9-3 列出了結果。測量是在 25°C 下進行的，因此將根據 θ_JA 與計算結果進行比較。熱像儀給出的頂部外殼溫度約為 56°C；使用Equation6，計算出的 T_J 約為 63°C。重新排列Equation1，并在進行測量時以 25°C 作為環境溫度，θ_JA ≈ 24°C/W。

請注意，EVM 總面積差不多為 60cm²，或者幾乎為獲得 24°C/W 的 θ_JA 所需面積的兩倍。這是需要進行一些判斷和應用熱足跡概念的情況之一，如Topic Link Label7所述。EVM 上的電感器約為 1.2cm x 1.2cm，而 HSOIC 封裝約為 0.5cm x 0.4cm。得出的總面積約為 1.64cm²。如果將其乘以 18（請參閱Topic Link Label6），則乘積約為 29cm²。這接近計算值并表示該 PCB 設計的有效銅面積。圖 9-2 中的虛線突出顯示了該面積。快速瀏覽圖 9-2 可以看出，黑線內的區域基本上沒有任何熱瓶頸，似乎“大致就是”有效散熱面積。

可以從許多不同的方向執行前面的步驟。例如，您可能希望根據給定的 PCB 面積確定可接受的最大功率損耗或環境溫度。希望前面的示例可為設計人員提供指導，幫助其在任何給定情況下估算熱性能。