2 LM5013 PCB 比較和熱性能

LM5013-Q1EVM 旨在展示圖 2-1 中所示的小型解決方案尺寸，德州儀器 (TI) 可為高壓穩壓器提供這種尺寸。小尺寸（如圖 2-2 所示）會導致熱性能降低。LM5013-Q1 具有超低 IQ 的 100V 輸入、汽車類 3.5A 非同步降壓直流/直流轉換器包含的圖（圖 2-3）展示了增大 PCB 銅面積如何降低 R_ΘJA。數據表中還展示了用于執行熱分析的公式。

圖 2-1 LM5013-Q1EVM 原理圖

圖 2-2 LM5013-Q1EVM 3-D 圖像

圖 2-3 LM5013 R_ΘJA 與銅面積之間的關系

圖 2-4 顯示了 LM5013-Q1EVM 在 48V 輸入和 1.75A 負載下的相應溫升。IC 功率損耗確定為 1.02W，相當于 21.6cm² 4 層電路板的大約 32.83°C/W R_ΘJA。此計算基于從所進行的熱捕獲中得出的 IC 估算結溫（外殼頂部溫度）。

圖 2-4 LM5013-Q1EVM 的溫升（21.6cm²，4 層電路板）

圖 2-4 顯示了在 48V 輸入和 1.75A 負載下實驗性 LM5013-Q1 PCB 設計中的相應溫升。PCB 層堆疊與 LM5013-Q1EVM 相同，但相應的電路板尺寸從 5.7cm x 3.8cm 更改為 8.7cm x 12.7cm。此外，電感器的物理占用空間保持類似，但典型 DCR 從 64mΩ (Wurth 74437368220) 降至 55mΩ (Coilcraft XAL6060-223ME)。對于 110cm² 4 層電路板，1.05W 的 IC 功率損耗相當于大約 21.40°C/W R_ΘJA。

圖 2-5 實驗性 LM5013 PCB 3D 圖像

圖 2-6 實驗性 LM5013 PCB 上的溫升（110cm²，4 層電路板)

如圖所示，增大實驗性 PCB 銅面積會使外殼溫度降低，從而將近似結溫降低了 11°C。在考慮熱優化或分析時，還需要考慮其他注意事項，即設計中使用的功率電感器以及降壓二極管。