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实例分析结点温度评估器件可靠性
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2017-11-14
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摘要：工程师在设计一款产品时用了一颗9A的MOS管，量产后发现坏品率偏高，经重新计算分析后，换成了一颗5A的MOS管，问题解决。为什么用电流裕量更小的器件，却能提高可靠性呢？
工程师在设计的过程中非常注意元器件性能上的裕量，却很容易忽视热耗散设计，案例分析我们放到最后说，为了帮助理解，我们先引入一个概念：
其中Tc为芯片的外壳温度，P D为芯片在该环境中的耗散功率，Tj表示芯片的结点温度，目前大多数芯片的结点温度为150℃，Rjc表示芯片内部至外壳的热阻，Rcs表示外壳至散热片的热阻，Rsa表示散热片到空气的热阻，一般功率器件用Rjc进行计算即可。
图1功率器件热阻分布示意图
举个例子来说，大家常用的S8050在25℃（Tc）的最大耗散功率是0.625W，额定电流为0.5A，最高结点温度为150℃，此代入公式有：
从上面公式可以推算出Rja为200℃/W（Rja表示结点到空气的热阻）。假设芯片壳温（Tc）为55℃，热耗散功率有0.5W时，此刻芯片结点温度为：Tj=Tc+PD*Rjc代入得到155℃，已经超过了最高结温150℃了。故需要降额使用，然而降额曲线在数据手册中并未标注，所以小编只能自行计算。
工程师在设计的过程中非常注意元器件性能上的裕量，却很容易忽视热耗散设计，案例分析我们放到最后说，为了帮助理解，我们先引入一个概念：
其中Tc为芯片的外壳温度，P D为芯片在该环境中的耗散功率，Tj表示芯片的结点温度，目前大多数芯片的结点温度为150℃，Rjc表示芯片内部至外壳的热阻，Rcs表示外壳至散热片的热阻，Rsa表示散热片到空气的热阻，一般功率器件用Rjc进行计算即可。
图1功率器件热阻分布示意图
举个例子来说，大家常用的S8050在25℃（Tc）的最大耗散功率是0.625W，额定电流为0.5A，最高结点温度为150℃，此代入公式有：
从上面公式可以推算出Rja为200℃/W（Rja表示结点到空气的热阻）。假设芯片壳温（Tc）为55℃，热耗散功率有0.5W时，此刻芯片结点温度为：Tj=Tc+PD*Rjc代入得到155℃，已经超过了最高结温150℃了。故需要降额使用，然而降额曲线在数据手册中并未标注，所以小编只能自行计算。
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