電源IC數據表的解讀法：消耗功率

不論電源IC與否，使用IC時必須檢討熱問題，切勿超過最大額定Tjmax（最大接合部溫度/Junction Temperature），並視情況進行散熱設計。尤其在電源IC等處理大功率之IC或電晶體上可以說是必須的檢討事項。本項接著說明「電源IC數據表的解讀法」的「消耗功率」。

本項是「電源IC數據表的解讀法」的最後一項。「數據表的封面」、「方塊圖」、「絕對最大額定和建議工作條件」、「電氣特性的關鍵」、「特性圖、波形的看法」、「應用電路例」、「零件選擇」、「輸入等價電路」已經説明，所有項目應該可以做為讀解數據表並讓設計順利進行的提示，建議全部瀏覽。

消耗功率
所謂IC的消耗功率（適用於大多數電子零件），意指不超過其IC可維持性能之溫度的最大消耗功率。例如，若某電源IC之消耗功率為「1.2W」，則單純來說，在該條件下所損失之功率只要不超1.2W即可。

以簡單的LDO穩壓器為例，其計算方式如下：

   若輸入為5V、輸出為3.3V、輸入電流（自我消耗＋負載）為0.7A時：（5V-3.3V）×0.7A＝1.19W

因此，可以判斷「勉強安全」。當然，實際上需要再仔細檢討。

消耗功率基本上大多以圖表顯示，以下為圖表例。

首先，從圖表①2.66W之曲線可知，25℃為止可以容許2.66W，不過超過25℃以上的話消耗功率便直線式減少，此IC之最大運作Ta85℃則可以容許1.4W。

①～④提示機板和面積之條件，消耗功率因實裝條件而異。此外，亦顯示其條件下之熱阻抗θj-a。近年許多電源IC為表面安裝封裝，消耗功率視實裝條件而有極大的不同，因此此類詳細之條件提示是有用的。

有這些條件提示的話，本身設計只要以最近條件之消耗功率做為「参考」即可。之所以將「参考」兩字框起來，是想強調畢竟只是「参考」而已。關於這個將另外説明。

例如，若②之機板條件相當接近，實裝機板之Ta上限為50℃的話，則知可容許1.4W弱之損失。在上記LDO穩壓器例子中，可以取得0.8A左右。開關式穩壓器雖然計算有點麻煩，不過如果可以測量效率（輸出功率/輸入功率）的話，1－效率將變為損失。若為功率電晶體（power transistor）內建型的話以此便可以求得，不過功率電晶體外接型則必須只計算（測量）控制IC之損失。當然，就電源電路而言，外接功率電晶體之熱計算是必須的。

那麼，看了此圖表之後沒有注意到什麼嗎？當然，此圖表由於提供了一般性充分之資訊，因此有稍微深讀之意。

   （1) 0℃～25℃為何消耗功率相同？
   （2) Ta＝150℃且消耗功率為0W．．

理論上（1）令人質疑。當周圍溫度下降時，在計算上應該可以增加損失功率。（2）想必立刻注意到，由此可知Tjmax為150℃。因為無法完全消耗功率，故發熱為零，也就是Ta＝Tj之條件。

過去時而被問到（1）之問題，難得從圖表讀取了Tjmax，也有提供θj-a，那就以①之條件為例試算看看。

   從Tj＝θj-a×PD＋Ta得47.0℃/W×2.66W（@ Ta＝25℃）＋25℃＝150℃←Tjmax之條件

   從150℃＝47.0℃/W×？W（@ Ta＝0℃）＋0℃得3.19W←0℃的話計算上應該可以容許這一點損失

其實，有關於此雖然眾說紛紜，不過想必是慣例，一般若假設室溫為25℃的話，即使沒有通電Tj也有25℃，若設定2.66W以上則通電瞬間有超過Tjmax之危險，因此25℃以下之消耗功率適用25℃之値應該比較安全。當然，寒冷地帶等沒有25℃以上，那是非常特殊的條件且只要有可靠的證據，消耗功率想必可以配合計算。

儘管有點脱軌，然而這裡所要陳述的是，如果有提供消耗功率之圖表，利用上雖然沒有問題，不過務必得遵照求Tj之基本公式進行確認，而計算結果更應該以實測驗證。

曾經看過消耗功率圖表數值和計算結果不合之圖表，想必是將已降額（derate）之值做為容許值了。反之，若所提供之消耗功率値正好是Tjmax的話，在其損失條件下使用就信賴性而言等於是在最差條件下使用，運作壽命將會變短，故通常會降額，也就是取寬裕度（margin）。也因此，對於所提示之資訊根據有必要進行某程度的碓認。

最後說明將前述「参考」兩字框起來強調的理由。實際上，數據表提示之機板條件極少數能與本身設計吻合。大多把目標放在「大致上接近」或「比這個好而比這個差」等。甚至因功率設備並排於旁側或冷卻條件（風扇等）、筐體或設置場所之關係等導致散熱、熱阻抗、Ta成為相當不確定要素，計算過於複雜的話有時無法驗證。因此，檢討所提供之資訊並確認計算，最後再進行實測的過程非常重要。尤其近年實裝的高密度化，有時會有無法隨心所欲利用散熱空間或散熱器等情況發生。在電源設計之際，希望能大家充分理解熱檢討和熱設計是非檢討不可的項目。

產品介紹

• 開關穩壓器
• 電晶體
• LDO