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PCB 热量计算器 - 帮助

声明

PCB 热量计算器可充当第一遍估算工具,确定印制电路板 (PCB) 热量出现变化时对器件性能产生的影响。此计算器仅用于估算。如果是复杂的系统或热敏系统,应考虑进行更详细的分析。对于所有应用,请通过最终系统的测量结果验证器件实际温度。

TI 器件的操作、性能和可靠性都建立在符合器件数据表规定的最大工作条件的基础上。

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帮助部分

  • 有关方法和支持数据的更多详细说明,请查看以下 TI 应用手册

封装

此计算器专用于估算使用暴露焊盘封装的组件的结温。暴露焊盘是一种提供器件至 PCB 的直接热路径的器件焊盘或隔热标签。

此处提供这些封装的几个示例。

PCB 热量计算器 - 封装类型

此计算器旨在与暴露焊盘封装配合使用,原因有两点:

  1. 暴露焊盘封装通常用于主要通过 PCB 散发热量的器件。
  2. 暴露焊盘封装具有简单的导热路径,可提供建模和测量数据,以便简单准确地进行计算。

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方法

采用下列公式计算系统的总热阻:

Tj = Ta +(Theta-JC,底部 + Theta-CA)* 功耗

其中:

  • Tj = 估算的器件结温
  • Ta = PCB 周围的环境温度
  • Theta-JC,底部 = 从器件连接面至器件底部的热阻
  • Theta-CA = 从器件底部至 PCB 周围环境空气的热阻
  • 功耗 = 器件消耗的功率

PCB 热量计算器 - Theta-CA 与 Theta-JC Theta-JC 底部

热量计算器中所用的数据是由实验室测量数据结合根据一连串数以千计的数据点得出的精确的热建模分析生成的。关联的结果可用于创建热量计算器显示的曲线和数据点。

热量计算器还支持输入板温作为参考点。在这种情况下,结温结果就可通过基于 psi-JB 热量参数的轻松计算得出。

关于此计算器的主要假设:

  • 环境温度是指 PCB 铜冷却区域所暴露的环境的空气温度。该环境温度不必与外部环境温度相同,也不必与在系统其它位置测量的环境温度相同。
  • 覆铜区域专门用于器件。如果其它热器件位于铜平面,则应根据器件消耗的功率比缩小计算器结果部分使用的覆铜区域。
  • 计算器采用自然对流,在 PCB 上下方通常要求至少 6mm 的空间形成气流。对于更加密封的环境,应考虑对流效率的损失。
  • 对于暴露焊盘封装而言,PCB 通常是最主要的热阻。PCB 热阻的影响通常比器件热阻的影响更加重要。

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计算器输入

以下是各个字段的简要描述:

输入/选择器件

通过此字段,您可以选择要用于热量计算器的器件。通过自动完成和下拉列表功能,您可以输入器件名称或滚动可用器件列表。如果器件不存在于“选择器件”字段中,则表明该器件当前不能与暴露焊盘封装配合使用,或该器件尚未包含在计算器中。要了解有关器件列表的更多信息,请登录 www.ti.com/e2e-pcbthermalcalc 将您的问题发表到论坛上。

Theta-JC(底部)

此字段显示选定器件的 Theta-JC,底部值;该值可用于计算。

器件功耗

通过此字段,您可以输入器件的功耗。您可以根据实际应用的使用条件计算功耗值。该值也可以通过器件数据表和/或相应的应用手册进行估计。

注意: 消耗的功率并不等于输入或输出的功率;而是指在器件中损失或消耗的功率。

系统参考温度

PCB 热量计算器可估算高于系统参考温度的温升。此字段允许您选择要用于热量计算器的参考温度。环境温度是一个十分常见的参数,可依据 PCB 铜区域提供输出曲线。电路板温度是一个比较精确的参数,可提供单个结温输出值。

“计算”按钮

完成输入字段后,可启用该按钮。

“打印”按钮

使您可以打印计算结果。

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结果部分

如果提供了参考环境温度,则结果部分将显示一个曲线图。曲线图的主要功能有:

  • X 轴表示器件覆铜平面的总区域(单位为 mm2)。
  • Y 轴表示各曲线的温度(单位为 °C)。
  • 提供了四条结果曲线。查看结果的方法之一是沿着曲线滑动鼠标以查看铜区域和温度值。
    • 最低热 PCB 上的结温
    • 增强热 PCB 上的结温。
    • 最低热 PCB 上的板温。
    • 增强热 PCB 上的板温。
  • 结温是指器件上的最高温度,最高温度不应超过数据表中规定的工作条件。
  • 板温是指器件旁边的电路板的温度。板温可用作验证 PCB 温升以及指示有效测量点的参考点。
  • “最低热 PCB”数据是指带单个由 1/2 Oz 箔制成的覆铜平面的 PCB。
  • “增强热 PCB”数据涉及带单个由 1 Oz 箔制成的覆铜平面的 PCB。带厚箔或其他扩散平面的 PCB 比该数据点稍具优势,并优势并不十分明显。
  • 下图所列数据包括以 mm2 和 in2 为单位计算的覆铜区域。四个数据点都基于滑块的位置,通过单击滑块并向左或向右滑动,可将滑块移动到所需的覆铜区域。

如果提供了参考板温,则结果部分将显示两个结果(无曲线图)。这些结果是最低热 PCB 以及增强热 PCB 上的估算结温。