MT-093散热设计基础PDF-AnalogDevices.PDF

MT-093 指南 散热设计基础 简介 出于可靠性原因，处理大功率的集成电路越来越需要达到热管理要求。所有半导体都针对 结温(T )规定了安全上限，通常为150°C(有时为175°C)。与最大电源电压一样，最大结温是 J 一种最差情况限制，不得超过此值。在保守设计中，一般留有充分的安全裕量。请注意， 这一点至关重要，因为半导体的寿命与工作结温成反比。简单而言，IC温度越低，越有可 能达到最长寿命。 这种功率和温度限制是很重要的，典型的数据手册中都有描述，如图1所示。图中所示为 一款8引脚SOIC器件AD8017AR 。 The maximum power that can be safely dissipated by the AD8017 is limited by the associated rise in junction temperature. The maximum safe jun ction temperature for plastic encapsulated device is determined by the glass transition temperature of the plastic, approximately +150°C. Temporarily exceeding this limit may cause a shift in parametric performance due to a change in the stresses exer ted on the die by the package. Exceeding a junction temperature of +175°C for an extended period can result in device failure. 图1：AD8017AR(ADI散热增强型SOIC封装器件) 数据手册中关于最大功耗的声明 与这些声明相关的是一些工作条件，比如器件功耗、印刷电路板(PCB)的封装安装细则 等。对于AD8017AR ，其在25°C的环境温度下的额定功耗为1.3 W。其假设是8引脚SOIC封 2 2 装配合的是一块双层PCB板，以大约4 in (~2500 mm )的2盎司铜实现散热。下面将预测该 器件在其他条件下的安全工作情况。 散热设计基础 一般用符号θ来表示热阻。热阻的单位为°C/W 。除非另有说明，热阻指热量在从热IC结点 传导至环境空气时遇到的阻力。也可更具体地表示为θ ，即结至环境热阻。θ 和θ 是θ的 JA JC CA 两种其他形式，详见下文。 Rev.0, 01/09, WK Page 1 of 13 MT-093 一般地，热阻θ等于100°C/W的器件在1W功耗下将表现出100°C的温差，该值在两个参照 点之间测得。请注意，这是一种线性关系，因此，在该器件中，1 W的功耗将产生100°C的 温差(如此等等，不一而足)。对于AD8017AR ，θ约为95°C/W ，因此，1.3 W的功耗将产生大 约124°C结至环境温差。当然，预测内部温度时使用的正是这种温度的上升，其目的是判 断设计的热可靠性。当环境温度为25°C时，允许约150°C的内部结温。实际上，多数环境 温度都在25°C 以上，因此，可以处理的功耗会稍低。 对于任意功耗P(单位：W)，都可以用以下等式来计算有效温差