解開(kāi)功率模塊降額曲線(xiàn)的奧秘

隨著電子設(shè)備的尺寸越來(lái)越小，電源設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)電源時(shí)必須考慮熱限值的問(wèn)題。如果一個(gè)較小的電源無(wú)法在特定的應(yīng)用環(huán)境(包括環(huán)境溫度)下以高負(fù)載運(yùn)行，那么它就等同于沒(méi)有用處。

降額曲線(xiàn)中就有一種常見(jiàn)的熱限值，該熱限值可以在大多數(shù)的功率模塊數(shù)據(jù)表中看到。降額曲線(xiàn)能夠顯示在不同環(huán)境溫度下可拉電流或功率的大小，同時(shí)仍然保持功率模塊在其溫度規(guī)格范圍內(nèi)(通常低于125°C)。圖1所示為2A TPS82140功率模塊數(shù)據(jù)表的兩條降額曲線(xiàn)。

圖 1：2A TPS82140功率模塊的降額曲線(xiàn)

如圖1所示，降額曲線(xiàn)會(huì)隨著輸入與輸出電壓的變化而發(fā)生微小的變化，因此必須查看特定設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的曲線(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，隨著輸出電壓的增大，降額情況會(huì)變得稍差一些，因?yàn)榭傒敵龉β屎涂偣β蕮p耗也會(huì)增大。這一點(diǎn)可通過(guò)效率得到平衡，因?yàn)樾蕰?huì)隨著輸出電壓的增大而提高，同時(shí)有助于降低功率損耗。最后，降額曲線(xiàn)基于一個(gè)特定的印刷電路板(PCB)，而此電路板通常是功率模塊的評(píng)估模塊(EVM)。與聯(lián)合電子設(shè)備工程委員會(huì)(JEDEC)的測(cè)試PCB不同的是，EVM能夠更確切地體現(xiàn)實(shí)際設(shè)計(jì)問(wèn)題。

而采用與3A TPS82130、2A TPS82140和1A TPS82150腳位兼容和腳位相同的設(shè)計(jì)方式則可以發(fā)揮更好的降額性能，從而減少電源設(shè)計(jì)人員所面臨的難題。即便在輸出達(dá)到5V時(shí)，TPS82140也可以在65°C的溫和溫度下安全地提供完整的2A電流。圖2所示，低電流TPS82150在高達(dá)95°C的溫度下仍能供應(yīng)完整的1A電流。

圖 2：1A TPS82150功率模塊的降額曲線(xiàn)

當(dāng)然，要獲得數(shù)據(jù)表所示的降額性能，電路板的布局必須合理。但只要有5個(gè)外部無(wú)源組件且解決方案總體尺寸約達(dá)到42mm2，即可輕松實(shí)現(xiàn)良好的電路板布局。

一款易于設(shè)計(jì)的小功率模塊即可發(fā)揮良好的散熱作用。您可以在電路中的哪些地方使用這種模塊呢?