功耗瞬时增加时估算TJ的计算示例
电子设备中半导体元器件的热设计
本文的关键要点
当预计会出现瞬时功耗增加的情况时，需要计算出瞬态峰值tj。
在求瞬态温升时，热阻值使用瞬态热阻值。
需要确认瞬态峰值tj是否超过tj max。
在此之前我们已经了解了在功耗恒定时估算tj的计算示例，本文将介绍在功耗瞬时增加的条件下的计算方法和示例。
瞬时波动示例
ic还使用与之前相同的ldo线性稳压器bd450m2efj-c。条件要考虑输入电压vin如图1所示产生瞬时波动的情况。稳态输入电压为13.5v，这里是一个在60s的周期内、从13.5v变为35v达3s时长的例子。
当输入电压发生瞬时波动时，最终，功耗也会发生瞬时波动，因此可以想象tj也会随之波动。在这种情况下，需要使用瞬态热阻计算出瞬态温升，将瞬态温升与稳态tj相加来计算tj。
什么是瞬态热阻?
严格来讲，tj通常从通电的时间点开始上升(发热)，经过一定时间后趋于稳定。正常的热阻θja是在稳定状态下的发热量除以功耗而获得的值。而瞬态热阻则具有时间参数。在图1的示例中，瞬态热阻是vin从13.5v变为35v并经过3s时所产生的热量除以波动的功耗而获得的值。
图2为瞬态热阻示例。从图中可以看出，瞬态热阻zth随着瞬态时间(脉冲宽度)的增加而增加，大约300s后热阻值趋于稳定。
瞬态热阻通常会以曲线图的方式提供，可以根据图中的瞬态时间(脉冲宽度)来读取瞬态热阻值。从该图中可以读取到3s/周期(duty)5%情况下的瞬态热阻zth(黄绿线)为21℃/w。此外，40℃/w的稳态值是作为封装的θja值提供的。
使用瞬态热阻值进行tj估算时的示例
如前所述，tj是将使用瞬态热阻计算得到的瞬态温升与稳态tj相加求得的。计算步骤是：先计算稳态和瞬态功耗，接下来使用它们的热阻计算各自的温升(发热量)，然后，将稳态和瞬态时的发热量之和加上ta，得到瞬态tj。下面我们来具体计算一下。
1计算稳态vin=13.5v、vout=5.0v、iout=90ma、icc=40μa(typ)时的功耗。
2计算瞬态vin=35v时的功耗p2。请记住，p2是包括稳态p1=0.77w在内的值。
3使用上述稳态热阻θja=40℃/w和3s/duty 5%的瞬态热阻zth(3s)=21℃/w，分别计算出它们的tj的温升。瞬态期间的温升是通过从p2中减去常温下的功耗p1得到的功耗值计算出来的。
两种温升相加，求得整体的温升。
4最后，通过加上瞬态环境温度ta来求得tja为65℃。
5这样，我们就获得了13.5v的vin在60s的周期内瞬时上升到35v达3s时长的条件下的最大tj。图3是vin瞬态变化与温升关系示意图。由于图2所示的瞬态热阻特性具有时间参数，因此温升波形是vin的积分波形。
此前的tj计算是为了掌握功耗瞬时增加时的tj峰值。还有一种不同的方法，是通过平均功耗来估算tj。下面是在上述相同条件下的计算示例。热阻值使用稳态热阻θja=40℃/w。
在前面的计算中，瞬态期间的温升为71.3℃，因此我们可以看出平均功耗的计算方法在这种情况下是不适用的。
在热计算中最重要的确认要点是tj是否超过了绝对最大额定值tj max。绝对最大额定值是即使一瞬间也不能超过的值，因此有必要知道瞬态期间的峰值温度。
当瞬态时间足够长时(暂且不论这是否称为“瞬态”)，例如，在图2的示例中，当脉冲宽度超过300s时，瞬态热阻=稳态热阻，因此只要通过稳态热阻求最大功耗时的tj，并确认该值小于tj max即可。
原文标题：r课堂 | tj的估算：使用瞬态热阻的计算示例
文章出处：【微信公众号：罗姆半导体集团】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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本文的关键要点
当预计会出现瞬时功耗增加的情况时，需要计算出瞬态峰值tj。
在求瞬态温升时，热阻值使用瞬态热阻值。
需要确认瞬态峰值tj是否超过tj max。
在此之前我们已经了解了在功耗恒定时估算tj的计算示例，本文将介绍在功耗瞬时增加的条件下的计算方法和示例。
瞬时波动示例
ic还使用与之前相同的ldo线性稳压器bd450m2efj-c。条件要考虑输入电压vin如图1所示产生瞬时波动的情况。稳态输入电压为13.5v，这里是一个在60s的周期内、从13.5v变为35v达3s时长的例子。
当输入电压发生瞬时波动时，最终，功耗也会发生瞬时波动，因此可以想象tj也会随之波动。在这种情况下，需要使用瞬态热阻计算出瞬态温升，将瞬态温升与稳态tj相加来计算tj。
什么是瞬态热阻?
严格来讲，tj通常从通电的时间点开始上升(发热)，经过一定时间后趋于稳定。正常的热阻θja是在稳定状态下的发热量除以功耗而获得的值。而瞬态热阻则具有时间参数。在图1的示例中，瞬态热阻是vin从13.5v变为35v并经过3s时所产生的热量除以波动的功耗而获得的值。
图2为瞬态热阻示例。从图中可以看出，瞬态热阻zth随着瞬态时间(脉冲宽度)的增加而增加，大约300s后热阻值趋于稳定。
瞬态热阻通常会以曲线图的方式提供，可以根据图中的瞬态时间(脉冲宽度)来读取瞬态热阻值。从该图中可以读取到3s/周期(duty)5%情况下的瞬态热阻zth(黄绿线)为21℃/w。此外，40℃/w的稳态值是作为封装的θja值提供的。
使用瞬态热阻值进行tj估算时的示例
如前所述，tj是将使用瞬态热阻计算得到的瞬态温升与稳态tj相加求得的。计算步骤是：先计算稳态和瞬态功耗，接下来使用它们的热阻计算各自的温升(发热量)，然后，将稳态和瞬态时的发热量之和加上ta，得到瞬态tj。下面我们来具体计算一下。
1计算稳态vin=13.5v、vout=5.0v、iout=90ma、icc=40μa(typ)时的功耗。
2计算瞬态vin=35v时的功耗p2。请记住，p2是包括稳态p1=0.77w在内的值。
3使用上述稳态热阻θja=40℃/w和3s/duty 5%的瞬态热阻zth(3s)=21℃/w，分别计算出它们的tj的温升。瞬态期间的温升是通过从p2中减去常温下的功耗p1得到的功耗值计算出来的。
两种温升相加，求得整体的温升。
4最后，通过加上瞬态环境温度ta来求得tja为65℃。
5这样，我们就获得了13.5v的vin在60s的周期内瞬时上升到35v达3s时长的条件下的最大tj。图3是vin瞬态变化与温升关系示意图。由于图2所示的瞬态热阻特性具有时间参数，因此温升波形是vin的积分波形。
此前的tj计算是为了掌握功耗瞬时增加时的tj峰值。还有一种不同的方法，是通过平均功耗来估算tj。下面是在上述相同条件下的计算示例。热阻值使用稳态热阻θja=40℃/w。
在前面的计算中，瞬态期间的温升为71.3℃，因此我们可以看出平均功耗的计算方法在这种情况下是不适用的。
在热计算中最重要的确认要点是tj是否超过了绝对最大额定值tj max。绝对最大额定值是即使一瞬间也不能超过的值，因此有必要知道瞬态期间的峰值温度。
当瞬态时间足够长时(暂且不论这是否称为“瞬态”)，例如，在图2的示例中，当脉冲宽度超过300s时，瞬态热阻=稳态热阻，因此只要通过稳态热阻求最大功耗时的tj，并确认该值小于tj max即可。
原文标题：r课堂 | tj的估算：使用瞬态热阻的计算示例
文章出处：【微信公众号：罗姆半导体集团】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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