1、1二级管降压、LDO 电路热设计谢家隆（）归根结底，只要能保证芯片的结点温度不超过芯片给定的最大值，芯片就可以正常工作。商业、工业用的芯片的环境温度要求一般都是：Ta-max 小于 70 度。一、1N4001 降压热计算管芯到环境的热阻 Rja/ja 100K/W，实测二极管电流为 0.4A，压降为 0.8V，功耗P=0.4A*0.8V=0.32W，此功耗会使管芯温度升高 0.32W 100K/W32K。假定环境温度为 25，则管芯温度为 25+3257，小于 Tjmax150 假定环境温度为 70，则管芯温度为 70+32102 ，小于 Tjmax150 综上，二极管可以正常工作。二、111
2、7 LDO 热设计考虑2假设负载电流为 1A，即最大负载时推荐 LDO 压降为 455Mv。（1 ）现假设输入为 3.755V、输出为 3.3V：即 3.3V+0.455V=3.755VPd0.455V1A=0.455W0.455W*62.9/W=28.62假设环境温度为 25，25 +28.62 53.62，小于 Tj150；假设环境温度为 70，70 +28.62 98.62，小于 Tj150；综上，LDO 可以正常工作。（2 ）现假设输入为 5.00V、输出为 3.3V：即 3.3V+1.7V=5.00VPd1.7V1A=1.7W31.7W*62.9/W =106.93假设环境温度为 2
3、5，25 +106.93131.93 ，小于 Tj150 ；即使室温只有 25，这么高的温升如果散热没处理好，结温会持续上升，导致进入 Thermal Shutdown 模式，导致系统工作不正常。假设环境温度为 70，70 +106.93176.93 ，大于 Tj150 ，进入 Thermal Shutdown 模式，导致系统工作不正常。综上，LDO 工作可能出现不稳定情况。由（1） （2 ）可见，LDO 设计中应该注意负载情况，如果芯片工作在最大输出电流情况下，输入输出的压降最好控制在 datasheet 中的 TEST CONDITIONS 对应的压降下，以保证芯片工作的稳定性。三、1N4
4、001 降压考虑：选用二级管进行降压时，应该考虑瞬态响应：即在瞬间大电流时，二极管压降瞬间增加，导致降压后级的电压不能满足 LDO 工作要求，从使系统重启或工作不稳定。所以要慎重考虑。举例：总供电 5V LDO 要求输出 3.3V 压降建议 0.455V 所以输入为 3.755V 采用二级管将 5V 降压，5V-3.755V=1.245 假设负载为 1A 如果采用串 1N4001+一个肖特基管 0.3V 那压降约 1.2V。理论上应该是可以稳定工作的，但有的系统存在这样情况，即系统启动时，有个瞬态电流，比较大，导致两个二级管的压降增加，从而导致 LDO 的输入偏低，输出也就下降啦，所以工作出现
5、异常重启，不断反复。这时就要考虑瞬态响应问题。Note：考虑环境高低温问题，因为有的产品需要过高低温检测。4整理参考：Datasheet 中和散热有关的几个重要参数uA7800 Series热量传递模型P-芯片功耗，单位 W（瓦）。功耗是热量产生的直接原因。功耗大的芯片，发热量也一定大。5Tc-芯片壳体温度，单位。Tj-结点温度，单位。随着结点温度的提高，半导体器件性能将会下降。结点温度过高将导致芯片工作不稳定，系统死机，最终芯片烧毁。Ta-环境温度，单位。Tstg-存储温度，单位。芯片的储存温度。Rja/ja-结点到环境的热阻，单位/W。Rjc/jc-结点到芯片壳的热阻，单位/Wjt-可以理
6、解为结点到芯片上表面的热阻。当芯片热量只有部分通过上壳散出的时候的热阻参数。LFM-风速单位，英尺/分钟。认识了这些参数，接下来我们来学习如何使用他们。如何判断芯片温度是否过高Datasheet 提供的热参数一般有下面几种形式：提供最大 Ta、Tj、P-早期的芯片 Datasheet 一般都是这种。理论上我们只需要保证芯片附近的环境温度不超过这个指标就可以保证芯片可以正常工作。但是实际并非如此。Ta 这个参数是按照 JEDEC 标准测试而得。JEDEC 标准是这样定义的：把芯片置于一块 3X4.5 英寸的 4 层 PCB 中间，环境温度测试探头距离这块 PCB 的板边缘 12 英寸。可见我们产品几乎不可能满足这种测试条件。因此，Ta 在这里对我们来说，没什么意义。在这种情况下保守的做法是：保证芯片的壳体温度 TcTa-max，一般来说芯片是可以正常工作的。直接提供 Tc-max-这种情况相对较少，处理也相对简单。只需保证TcTc-max 即可。提供 Tj、Rjc/jc、P-近 2 年来，随着热设计的重要性不断提高，大部分的芯片资料都会提供上述参数。基本公式如下：Tj=Tc+Rjc*P只要保证 TjTj-max 即可保证芯片正常工作。
