一功率運(yùn)算放大器PA02(APEX公司產(chǎn)品)作低頻功放,其電路如圖1所示。器件為8引腳TO-3金屬外殼封裝。器件工作條件 如下:工作電壓 VS為 18V;負(fù)載阻抗RL為4 ,工作頻率直流條件下可到5kHz,環(huán)境溫度設(shè)為40℃,采用自然冷卻。
查PA02器件資料可知:靜態(tài)電流IQ典型值為27mA,最大值為40mA;器件的R JC(從管芯到外殼)典型值為2.4℃/W,最大值為 2.6℃/W。
器件的功耗為PD:
PD=PDQ+PDOUT
式中PDQ為器件內(nèi)部電路的功耗,PDOUT為輸出功率的功耗。PDQ=IQ(VS+|-VS|),PDOUT=V^{2}_{S}/4RL,代入上式
PD=IQ(VS+|-VS|)+V^{2}_{S}/4RL=37mA(36V)+18V2/4 4=21.6W
式中靜態(tài)電流取37mA。
散熱器熱阻R SA計(jì)算:R SA≤({T_{J}-T_{A}}\over{P_{D}})-(R_{ JC}+R_{ CS}})
為留有余量,TJ設(shè)125℃,TA設(shè)為40℃,R JC取最大值(R JC=2.6℃/W),R CS取0.2℃/W,(PA02直接安裝在散熱器上,中
間有導(dǎo)熱油脂)。將上述數(shù)據(jù)代入公式得 R SA≤{125℃-40℃}\over{21.6W}-(2.6℃/W+0.2℃/W)≤1.135℃/WHSO4在自然對流時(shí)熱阻為0.95℃/W,可滿足散熱要求。
注意事項(xiàng)
1.在計(jì)算中不能取器件數(shù)據(jù)資料中的最大功耗值,而要根據(jù)實(shí)際條件來計(jì)算;數(shù)據(jù)資料中的最大結(jié)溫一般為150℃,在設(shè)
計(jì)中留有余地取125℃,環(huán)境溫度也不能取25℃(要考慮夏天及機(jī)箱的實(shí)際溫度)。
2.散熱器的安裝要考慮利于散熱的方向,并且要在機(jī)箱或機(jī)殼上相應(yīng)的位置開散熱孔(使冷空氣從底部進(jìn)入,熱空氣從頂
部散出)。
3.若器件的外殼為一電極,則安裝面不絕緣(與內(nèi)部電路不絕緣)。安裝時(shí)必須采用云母墊片來絕緣,以防止短路。
4.器件的引腳要穿過散熱器,在散熱器上要鉆孔。為防止引腳與孔壁相碰,應(yīng)套上聚四氟乙稀套管。
5.另外,不同型號(hào)的散熱器在不同散熱條件下有不同熱阻,可供設(shè)計(jì)時(shí)參改,即在實(shí)際應(yīng)用中可參照這些散熱器的熱阻
來計(jì)算,并可采用相似的結(jié)構(gòu)形狀(截面積、周長)的型材組成的散熱器來代用。
6.在上述計(jì)算中,有些參數(shù)是設(shè)定的,與實(shí)際值可能有出入,代用的型號(hào)尺寸也不完全相同,所以在批量生產(chǎn)時(shí)應(yīng)作模
擬試驗(yàn)來證實(shí)散熱器選擇是否合適,必要時(shí)做一些修正(如型材的長度尺寸或改變型材的型號(hào)等)后才能作批量生產(chǎn)。
考慮到微電子器件的功率消耗問題,熱能管理對于任何電子產(chǎn)品能否達(dá)到最佳性能是至關(guān)重要的。微電子器
件的操作溫度決定了產(chǎn)品的速度和可靠性。IDT積極致力于加強(qiáng)其產(chǎn)品和封裝的研發(fā),以達(dá)到最佳的速度和
可靠性。然而,產(chǎn)品性能經(jīng)常受到執(zhí)行情況影響,因此小心處理各項(xiàng)影響操作溫度的因素有助于充分發(fā)揮產(chǎn)
影響器件操作溫度最重要的因素包括功率消耗、空氣溫度、封裝構(gòu)造和冷卻裝置等。以上這些因素共同決定
了產(chǎn)品的操作溫度。以下是目前計(jì)算操作溫度所采用的方程式
QJA = (TJ - TA)/PQJC = (TJ - TC)/PQCA = (TC - TA)/PQJA = QJC + QCATJ = TA + P [QJA ] TC = TA + P [QCA ]
QJA = 管芯到周圍環(huán)境空氣的封裝熱阻力 (每瓦攝氏度)
QJC = 管芯到封裝外殼的封裝熱阻力 (每瓦攝氏度)
QCA = 封裝外殼到周圍環(huán)境空氣的封裝熱電阻 (每瓦攝氏度)
TJ = 平均管芯溫度 (攝氏度)
TC = 封裝外殼溫度 (攝氏度)
TA = 周圍環(huán)境空氣溫度 (攝氏度)
P = 功率 (瓦)
以上方程式是目前決定封裝溫度的方法。業(yè)界有時(shí)會(huì)采用更為精確和復(fù)雜的方法,但相應(yīng)地需要獲得更多的