datasheet

從器件的結溫角度分析產品的可靠性

2018-11-07來源: EEWORLD作者: ZLG致遠電子 關鍵字:致遠電子  結溫

工程師在設計一款產品時用了一顆9A的MOS管,量產后發現壞品率偏高,經重新計算后,換成5A的MOS管,問題就解決。為什么用電流裕量更小了,卻能提高可靠性呢?本文將從器件的結溫角度跟你說說產品的可靠性。


工程師在設計的過程中非常注意元器件性能上的裕量,卻很容易忽視熱耗散設計,案例分析我們放到最后說,為了幫助理解,我們先引入一個概念:


 

其中Tc為芯片的外殼溫度,PD為芯片在該環境中的耗散功率,Tj表示芯片的結點溫度,目前大多數芯片的結點溫度為150℃,Rjc表示芯片內部至外殼的熱阻,Rcs表示外殼至散熱片的熱阻,Rsa表示散熱片到空氣的熱阻,一般功率器件用Rjc進行計算即可。


 


舉個例子來說,大家常用的S8050在25℃(Tc)的最大耗散功率是0.625W,額定電流為0.5A,最高結點溫度為150℃,此代入公式有:


 

從上面公式可以推算出Rja為200℃/W(Rja表示結點到空氣的熱阻)。假設芯片殼溫(Tc)為55℃,熱耗散功率有0.5W時,此刻芯片結點溫度為:Tj=Tc+PD*Rjc代入得到155℃,已經超過了最高結溫150℃了。故需要降額使用,然而降額曲線在數據手冊中并未標注,所以小編只能自行計算。


在25℃(Tc)時有公式:25C=150C-0.625W×Rja恒成立。


把線性降額因子設為F,則在任意溫度時有:

 

代入已知參數得到F>5mW/℃,一般為了滿足裕量要求,降額因子往往取得更大才能滿足可靠性設計要求。


由于小晶體管和芯片是不帶散熱器的,這時就要考慮殼體到空氣之間的熱阻。一般數據手冊會給出Rja(結到環境之間的熱阻)。那么三極管S8050,其最大功率0.625W是在其殼溫25℃時取得的。倘若環境溫度剛好為25℃,芯片自身又要消耗0.625W的功率,那么為了滿足結點不超過150℃,唯一的辦法就是讓其得到足夠好的散熱,如下所示。


 


好了,我們把問題轉回到最初的場效應管為什么需要從9A變成5A性能更可靠的問題上來,場效應管的損耗通常來自導通損耗與開關損耗兩種,但在高頻小電流條件下以開關損耗為主,由于9A的場效應管在工藝上決定了其柵極電容較大,需要較強的驅動能力,在驅動能力不足的情況下導致其開關損耗急劇上升,特別在高溫情況下由于熱耗散不足,導致結點溫度超標引發失效。如果在滿足設計裕量的條件下換成額定電流稍小的場管以后,由于兩種場管在導通內阻上并不會差距太大,且導通損耗在高頻條件下相比開關損耗來說幾乎可以忽略不計,這樣一來5A的場管驅動起來就會變得容易很多,開關損耗降下去了,使用5A場管在同樣的溫度環境下結點溫度降低在可控范圍,自然就不會再出現熱耗散引起的失效了,當然遇到這種情況增強驅動能力也是一個很好的辦法。


 


通常大多數芯片的結點溫度是150℃,只要把結點溫度控制在這個范圍內并保持一定裕量,從熱耗散的設計角度來說都是沒有問題的,如果下次你找遍了芯片的器件性能指標均發現有一定裕量卻無法找到失效原因時,不妨從熱耗散的角度來發現問題,興許能幫上大忙。

電源模塊在實際應用中,通常面臨著高溫環境,因此在在設計電源時,本文只通過場效應管的結溫來開題,真正的電源產品可靠性需要考慮所有器件的結溫與可靠性,如果選用成品電源,不管是模塊電源、普通開關電源、電源適配器等,這部分的工作一般都由電源設計廠家完成。


 

致遠電子自主研發、生產的隔離電源模塊已有近20年的行業積累,目前產品具有寬輸入電壓范圍,隔離1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多個系列,封裝形式多樣,兼容國際標準的SIP、DIP等封裝。同時致遠電子為保證電源產品性能建設了行業內一流的測試實驗室,配備最先進、齊全的測試設備,全系列隔離DC-DC電源通過完整的EMC測試,靜電抗擾度高達4KV、浪涌抗擾度高達2KV,可應用于絕大部分復雜惡劣的工業現場,為用戶提供穩定、可靠的電源隔離解決方案。



關鍵字:致遠電子  結溫

編輯:baixue 引用地址:http://www.88536358.com/manufacture/2018/ic-news110727174.html
本網站轉載的所有的文章、圖片、音頻視頻文件等資料的版權歸版權所有人所有,本站采用的非本站原創文章及圖片等內容無法一一聯系確認版權者。如果本網所選內容的文章作者及編輯認為其作品不宜公開自由傳播,或不應無償使用,請及時通過電子郵件或電話通知我們,以迅速采取適當措施,避免給雙方造成不必要的經濟損失。

上一篇:TI魔力芯動課程,激發青少年的科技熱情
下一篇:最后一頁

關注eeworld公眾號 快捷獲取更多信息
關注eeworld公眾號
快捷獲取更多信息
關注eeworld服務號 享受更多官方福利
關注eeworld服務號
享受更多官方福利

推薦閱讀

致遠電子:電機工況模擬測試及結果分析

隨著現代工業自動化成熟度的提高,工程師傾向于模擬電機的實際工況周期,并通過儀器的設置完成溫度、功率等參數的自動測試,本文就以實際安排來呈現電機工況模擬測試及結果分析。電機行業需要測試電機運行時溫度變化,如溫度不能超過某些限值;同時也需要測試電機電壓、電流、功率等,并且需要將所有參數同時顯示,以便于查看與控制。當然,電機特性的綜合測試系統可以實現此測試需求,但是成本太高,同時不少測試場合的精度要求無需如此復雜。如果只是綜合評估電參數及溫度性能,使用DM100數據采集記錄儀配合PA310功率計即可滿足測試需求,既可以實現對于電機測試的自動控制,又能將所有信息同時顯示在上位機軟件中,下面重點介紹自動控制環節。 一、模擬工況測試
發表于 2018-11-07
致遠電子:電機工況模擬測試及結果分析

ZLG致遠電子推出一系列低成本多媒體解決方案

在IoT和互聯網+的市場大潮中,各色智能設備層出不窮,產品個性化和差異化需求強烈,對此廣州周立功單片機科技有限公司推出了一系列彩屏顯示方案,用于提升產品的交互性和視覺沖擊性。彩屏顯示系列方案覆蓋了從低分辨率320x240到高清的1280x720的多種顯示需要。彩屏顯示系列方案支持如下多種屏幕規格,搭載MCU實現多種場景應用:一、低成本彩屏顯示方案該方案基于320x240的LCD開發,搭載Cortex-M4處理器。是針對嵌入式市場推出的一款小屏幕顯示的方案,在不增加外部RAM的情況下實現產品的UI顯示。它支持基本的UI設計和部分動畫效果,以及電容屏的良好交互效果。 ● emWin免費的嵌入式GUI適配,完整的UI
發表于 2018-09-12
ZLG致遠電子推出一系列低成本多媒體解決方案

提高CAN總線安全保障—CANDT震撼發布!

CAN總線已經成為新能源汽車、軍工、航空等行業的主控系統應用總線,但隨著節點增加,CAN網絡的不穩定性對設備運行帶來極大安全隱患。ZLG致遠電子專注于構建CAN總線安全保障體系,震撼發布CANDT一致性測試系統!    CAN一致性測試,就是要求整車CAN網絡中的節點都滿足CAN總線節點規范要求,縮小CAN網絡中節點差異,保證CAN網絡的環境穩定,有效提高CAN網絡的抗干擾能力。 為什么要進行CAN一致性測試? 一、整車CAN網絡架構    隨著新能源汽車行業發展,整車CAN網絡中的節點演變得極為復雜,現在新能源汽車內部CAN節點已經高達60個,網絡
發表于 2018-08-27
提高CAN總線安全保障—CANDT震撼發布!

致遠電子數據采集記錄儀,保證溫度測量的準確性

使用熱電偶測量溫度最常見的測溫方法,但是由于熱電偶冷端溫度不為0℃,直接測量往往會造成較大誤差。致遠電子數據采集記錄儀可以進行熱電偶冷端溫度補償,保證溫度測量的準確性!一、熱電偶為什么要進行冷端補償熱電偶測量溫度時要求其冷端(測量端為熱端,通過引線與測量電路連接的端稱為冷端)的溫度保持不變,其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關系。 理論上,熱電偶是冷端以0℃為標準進行測量的。然而,通常測量時儀表是處于室溫之下的,由于冷端不為0℃,造成了熱電勢差減小,使測量不準,出現誤差。為減少這類測試誤差,在冷端采取一定措施補償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補償。 二、冷端補償原理熱電偶的冷端補償通常采用在冷端
發表于 2018-08-01
致遠電子數據采集記錄儀,保證溫度測量的準確性

怎樣才能設計出穩定可靠電源

一、電壓應力電源電壓應力是保證電源可靠性的一個重要指標。在電源中有許多器件都有規定最大耐壓值,比如:場效應管的Vds和Vgs、二極管的反向耐壓、IC的最大VCC電壓以及輸入輸出電容的最大耐壓。所以我們設計時必須要考慮到器件要承受的最大電壓。再根據電壓選擇適當器件,最后再進行實際測試加以驗證。但在測試時我們必須測試電源所有工作狀態的電壓應力,以確保在最惡劣的工作狀態下也能留出約10%的安全裕量。ZLG輸入沖擊電壓會做到最大的預留量,以應對各類工業現場所出現的情況,如下圖1所示。 圖1 ZLG電源產品極限特性表二、電流應力電源電流應力往往與熱應力密切相關,比如二極管SK54最大平均電流為5A,但是它是在滿足熱應力降額前
發表于 2018-06-07
怎樣才能設計出穩定可靠電源

面向AWorks框架時間管理程序設計

一小時,若tm_isdst為0或負數,表示不使用夏令時。現在一般不使用夏令時,tm_isdst設置為-1即可。夏令時(Daylight Saving Time:DST)是一種為節約能源而人為規定地方時間的制度,在這一制度實行期間所采用的統一時間稱為“夏令時間”。一般在天亮早的夏季人為將時間提前一小時,可以使人早起早睡,從而節約照明用電。各個采納夏時制的國家具體規定不同。目前全世界有近110個國家每年要實行夏令時。我國在1986年至1991年實行了六年的夏令時,每年從4月中旬的第一個星期日2時整(北京時間)到9月中旬第一個星期日的凌晨2時整(北京夏令時)。在夏令時實施期間將時間調快一小時。1992年4月5日后不再實行。例如,當前時間
發表于 2018-05-30
面向AWorks框架時間管理程序設計

小廣播

About Us 關于我們 客戶服務 聯系方式 器件索引 網站地圖 最新更新 手機版

站點相關: 市場動態 半導體生產 材料技術 封裝測試 工藝設備 光伏產業 平板顯示 電子設計 電子制造 視頻教程

北京市海淀區知春路23號集成電路設計園量子銀座1305 電話:(010)82350740 郵編:100191

電子工程世界版權所有 京ICP證060456號 京ICP備10001474號 電信業務審批[2006]字第258號函 京公海網安備110108001534 Copyright ? 2005-2018 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
极速飞艇开奖结果168