解开功率模块降额曲线的奥秘

解开功率模块降额曲线的奥秘

随着电子设备的尺寸越来越小,电源设计人员在设计电源时必须考虑热限值的问题。如果一个较小的电源无法在特定的应用环境(包括环境温度)下以高负载运行,那么它就等同于没有用处。

 

降额曲线中就有一种常见的热限值,该热限值可以在大多数的功率模块数据表中看到。降额曲线能够显示在不同环境温度下可拉电流或功率的大小,同时仍然保持功率模块在其温度规格范围内(通常低于125°C)。图1所示为2A TPS82140功率模块数据表的两条降额曲线。

 解开功率模块降额曲线的奥秘

图 1:2A TPS82140功率模块的降额曲线

 

如图1所示,降额曲线会随着输入与输出电压的变化而发生微小的变化,因此必须查看特定设计相对应的曲线。一般来说,随着输出电压的增大,降额情况会变得稍差一些,因为总输出功率和总功率损耗也会增大。这一点可通过效率得到平衡,因为效率会随着输出电压的增大而提高,同时有助于降低功率损耗。最后,降额曲线基于一个特定的印刷电路板(PCB),而此电路板通常是功率模块的评估模块(EVM)。与联合电子设备工程委员会(JEDEC)的测试PCB不同的是,EVM能够更确切地体现实际设计问题。

 

而采用与3A TPS82130、2A TPS82140和1A TPS82150脚位兼容和脚位相同的设计方式则可以发挥更好的降额性能,从而减少电源设计人员所面临的难题。即便在输出达到5V时,TPS82140也可以在65°C的温和温度下安全地提供完整的2A电流。图2所示,低电流TPS82150在高达95°C的温度下仍能供应完整的1A电流。

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图 2:1A TPS82150功率模块的降额曲线

 

当然,要获得数据表所示的降额性能,电路板的布局必须合理。但只要有5个外部无源组件且解决方案总体尺寸约达到42mm2,即可轻松实现良好的电路板布局。

 

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发布日期:2019年03月03日  所属分类:参考设计