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DC/DC

損耗探討

定義和發熱

在探討損耗之前,我們先來看一下損耗相關的定義以及發熱和接面溫度。

損耗與效率

為了更好地理解,我們來看一下效率的定義、以及效率與損耗之間的關係。效率是輸出功率與輸入功率之比。這是因為在將輸入功率轉換為所需的輸出時會產生損耗。所以,如果用比例來表達損耗的話,可以用幾個公式來表示,比如效率的倒數;功率值的話則是輸入功率減去輸出功率後的值等。

 效率=輸出功率÷輸入功率 [%]
 損耗=1-效率 [%]
 損耗=輸入功率―輸出功率 [W]
 損耗=輸出功率×(1 效率)÷效率 [W]

損耗與接面溫度

提起為什麼需要對損耗進行評估和探討,這是因為損耗會轉換為發熱量。也就是說,重要的最大額定值—接面(Junction,晶片)溫度,在確認是否在規定值內,是否在可使用的條件內時,發熱量是重要的探討事項。接面溫度Tj通過以下公式來表示。

 Tj [℃]=Ta [℃]+(θj-a [℃/W]×損耗 [W])

在這裡特意用括弧將“θj-a [℃/W]×損耗 [W]”項括起來了,該項即表示“發熱量”。即“環境溫度Ta+發熱量”為Tj。下面是封裝的熱阻及其定義。

熱阻θj-a因封裝和安裝PCB板條件而異。通常,在各IC的技術規格書中會給出標準值。

20170607_graf_05

項目 定義
θja 接面溫度(Tj)與環境溫度(Ta)之間的熱阻
θjc 接面溫度(Tj)與外殼表面溫度(Tc)之間的熱阻
θca 外殼表面溫度(Tc)與環境溫度(Ta)之間的熱阻
Tj 接面溫度
Ta 環境溫度
Tc 外殼表面溫度

重點:

・損耗是輸入功率與輸出功率的差,或損耗是效率的倒數。

・接面溫度為環境溫度+發熱量,發熱量為損耗×熱阻(θj-a)。

・損耗會導致發熱,因而是重要的探討事項。


開關調節器的特性及驗證方法