確保IC封裝及PCB設(shè)計的散熱完整性

　圖 4 散熱設(shè)計改善技術(shù)的 TLC5940 級聯(lián)應(yīng)用實例參考

 

首先，測量出您的IC在其實際設(shè)計環(huán)境（PC板）中的實際熱阻。然后，將其同“理想”JEDEC 數(shù)值對比。您需要一個具有熱錯誤標志（TEF）或類似功能的IC，這種功能可以指示IC結(jié)點處的超高溫狀態(tài)。例如，我們使用TI的TLC5940 LED驅(qū)動器解決方案芯片。一般而言，大多數(shù) IC的最大Tj（查看您的產(chǎn)品說明書獲取實際數(shù)值）約為150℃。就TLC5940 器件來說，TEF的 Tj變化范圍在150℃到170℃ 之間。

 

此處的測試中，我們只關(guān)心測試電路板上具體芯片的Tj情況。我們將其用作方程式的替代引用，該方程式計算得到具體測試PC電路板的熱阻Theta JA。它應(yīng)該非常明顯地表明我們的散熱設(shè)計質(zhì)量。如果芯片具有這種散熱片，則對幾塊PC電路板進行測試以獲得一些區(qū)域（例如：PowerPad）焊接完整性的較好采樣，目的是正確使用這種獨特的封裝散熱片技術(shù)。要找到TEF 允許的器件最大Tj，請將PC電路板置入恒溫槽中，同時器件無負載且僅運行在靜態(tài)狀態(tài)。緩慢升高恒溫槽溫度，直到TEF被觸發(fā)。出現(xiàn)這種情況時恒溫槽的溫度點便為Tj，因為Ta = Tj。這種情況下，功耗（Pd）必須處在非常低的靜態(tài)水平，并且可被視作零。將該溫度記錄為 Tj。它將用于我們的方程式，計算 Theta JA。

 

其次，計算出您電路的最大Pd。將恒溫槽溫度升高到產(chǎn)品說明書規(guī)定的IC最大環(huán)境溫度以上約10或15度（將該溫度記錄為Ta）。這樣做會使TEF更快地通過自加熱?，F(xiàn)在，通過緩慢增加Pd直至TEF斷開，我們將全部負載施加到 IC。在TLC5940中，我們改變外部電阻R（IREF），其設(shè)置器件的Io吸收電流。如果超高溫電路有滯后，則電路會緩慢地溫度循環(huán)，從而要求我們緩慢地降低Pd直至循環(huán)停止。這時，恒溫槽溫度應(yīng)被記錄為Pd最大值。

 

最后，要獲得您電路板的Theta JA，請將測得的Tj值、Ta值和Pd最大值插入到下列方程式中：

 

Theta JA = （Tj-Ta）/Pd max

 

如果您擁有一個較好的散熱設(shè)計，則該值應(yīng)接近 IC 產(chǎn)品說明書中的Theta JA。

 

幸運的是，這種測試不依賴于外殼（Tc）或結(jié)點（Tj）的直接溫度測量，因為很難準確地在現(xiàn)場測量到它們。

 

小貼士：

 

* 一定要將PC電路板放入恒溫槽中幾分鐘

 

* 將Vsupply X Iq加上理想Pd，考慮Iq的IC功耗。這可能是也可能不是一個忽略因素。

 

在本文一開始提及的情況中，如果您設(shè)計的Pd接近Pd最大值，則您可以利用如下方法來改善散熱設(shè)計：使用更好的散熱定額封裝。在TLC5940案例中，帶散熱墊（PowerPad）的HTSSOP可能更佳（參見表1）。