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我的LDO怎么了?

發(fā)布時(shí)間:2021-01-03 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】熱力學(xué)中常犯的一個(gè)錯(cuò)誤就是選擇和線(xiàn)性穩(wěn)壓器一樣簡(jiǎn)易的裝置。當(dāng)設(shè)計(jì)上臺(tái)面后,設(shè)計(jì)師通常會(huì)意識(shí)到自己的錯(cuò)誤。更糟的是,由于穩(wěn)壓器的運(yùn)行溫度超過(guò)其額定溫度,這種設(shè)計(jì)在實(shí)際使用中會(huì)發(fā)生故障。憑借新型線(xiàn)性穩(wěn)壓器的新功能和規(guī)格,很容易忽視封裝中消散的功率。
 
記住,線(xiàn)性穩(wěn)壓器基本上由一個(gè)旁路元件和一個(gè)控制器組成。該元件是一個(gè)晶體管,可以在控制回路的幫助下作為可變電阻器,在旁路元件和負(fù)荷之間形成一個(gè)分壓器。
 
我的LDO怎么了?
圖1. 線(xiàn)性穩(wěn)壓器框圖。注意,旁路元件將在其自身和負(fù)荷之間形成一個(gè)分壓器,起到耗散功率的作用。
 
人們常常忽略了它并非一個(gè)神奇實(shí)體的事實(shí)。旁路元件上的電壓會(huì)降低,并逐漸升溫。例如,如果圖1中的電路有100毫安的恒定負(fù)荷,則可以將其簡(jiǎn)化并模擬用于圖2所示的熱目的。當(dāng)輸入電壓為5V,輸出電壓和功率分別為3.3V和100mA時(shí),旁路元件耗散的功率將達(dá)到170MW。
 
那么如果輸入電壓為24伏時(shí)會(huì)怎樣?此時(shí)的耗散功率為(24-3.3)×100 MA =2.07瓦。該功率會(huì)使許多150毫安的微型穩(wěn)壓器過(guò)熱。當(dāng)然,我們對(duì)此都了解。我們都知道,V = I * R和P = I* V。但是,我們要冷靜思考,“但它只有100毫安,或50毫安,或等等。”那么宇宙的無(wú)情規(guī)律會(huì)偷襲,以極像吉布斯的方式打得我們措手不及[1]。
 
我的LDO怎么了?
圖2. 穩(wěn)態(tài)下簡(jiǎn)化模式的線(xiàn)性穩(wěn)壓器可以顯示功率耗散的位置。
 
這是我在第一級(jí)用來(lái)尋找線(xiàn)性穩(wěn)壓器的方法,就是要確定封裝,更重要的是確定封裝中的功率。如要計(jì)算功耗,則可非??焖俚剞D(zhuǎn)到選擇封裝尺寸的問(wèn)題上來(lái)。
 
1. 計(jì)算功耗。記住,線(xiàn)性穩(wěn)壓器僅僅是用來(lái)將額外的電壓降轉(zhuǎn)換成熱量的一個(gè)可變電阻器(等式1):
 
我的LDO怎么了?
 
2. 計(jì)算設(shè)計(jì)期望最大工作溫度所需的θjA。θjA是相對(duì)于環(huán)境溫度的結(jié)點(diǎn)熱阻抗,基于印刷電路板(攝氏度/ W)的封裝,通常是在150℃的典型最大結(jié)溫(注意,有些部件的最高結(jié)溫可能較低,一定要查看數(shù)據(jù)表)條件下計(jì)算出來(lái)的。所需θjA應(yīng)為(方程式2):
 
我的LDO怎么了?
 
●    濾掉封裝中的器件,這樣θjA比滿(mǎn)足此初始結(jié)溫要求的上述計(jì)算結(jié)果要低。在最高結(jié)溫時(shí)操作會(huì)影響其可靠性。視電路板、氣流、環(huán)境和附近的其他熱源而定,留一定的余量始終是一個(gè)很好的設(shè)計(jì)實(shí)踐。
 
●    只要根據(jù)熱需求對(duì)該清單進(jìn)行縮減,則可以大大降低實(shí)現(xiàn)其它功能的難度,如:快速瞬態(tài)響應(yīng)、電源良好、使能、低噪音等。
 
●    始終測(cè)試您的最終結(jié)果!在實(shí)驗(yàn)室使用熱電偶測(cè)試一分鐘比花費(fèi)數(shù)小時(shí)計(jì)算更有價(jià)值。
 
使用該熱計(jì)算器可簡(jiǎn)單計(jì)算出熱量值。
 
可更深入地檢查熱分析,首次分析有助于濾掉無(wú)法正常工作的零件,并找出更可能正常工作的零件。下文提供的參考文獻(xiàn)能夠讓您更深入了解這個(gè)話(huà)題,并介紹了影響熱設(shè)計(jì)的更多其它因素。
 
 
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