SOAtherm模型與LTspice軟件一起分發(fā)，并通過直接在電路仿真中驗(yàn)證未超出特定MOSFET的安全工作區(qū)（SOA）來簡(jiǎn)化熱插拔和浪涌抑制器設(shè)計(jì)。本文假定對(duì) SOAtherm 模型有基本的了解。

通常，電路設(shè)計(jì)人員獨(dú)立使用 LTspice SOAtherm-NMOS 符號(hào)來驗(yàn)證特定 MOSFET 的 SOA 是否適合給定應(yīng)用;無需額外的散熱器或PCB散熱模型。然而，在一些要求特別苛刻的應(yīng)用中，特別是那些高功率瞬變持續(xù)時(shí)間超過10毫秒的應(yīng)用中，可能需要利用散熱器或PCB提供的額外熱容量和耗散。以前，這是通過將電阻電容網(wǎng)絡(luò)連接到SOAtherm-NMOS模型的Tc引腳來實(shí)現(xiàn)的。

現(xiàn)在，使用SOAtherm-PCB和SOA-HeatSink符號(hào)，可以通過指定一些物理參數(shù)來模擬散熱器和PCB熱行為，而不是根據(jù)公式計(jì)算組件值數(shù)組。

索熱多氯聯(lián)苯

要使用SOAtherm-PCB符號(hào)，請(qǐng)將其連接到SOAtherm-NMOS符號(hào)的Tc引腳，如下所示。

SOAtherm-PCB符號(hào)

在大多數(shù)模擬中，只需提供以下信息：

使用 SOAtherm-PCB 符號(hào)時(shí)，保守的做法是將 SOAtherm-NMOS RthetaJA 參數(shù)更改為較大的值（例如 1k），以消除仿真中 MOSFET 的默認(rèn)功耗值。

SOAtherm-PCB組件屬性

請(qǐng)記住，熱行為，尤其是氣流的熱行為，涉及許多變量之間的復(fù)雜相互作用。雖然SOAtherm-PCB是電路設(shè)計(jì)人員武器庫中的有用工具，但它不能替代更復(fù)雜的軟件，該軟件結(jié)合三維氣流行為和對(duì)相鄰組件的輻射來實(shí)現(xiàn)PCB布局的有限元分析。

SOAtherm-HeatSink

要使用 SOAtherm-HeatSink 模型，請(qǐng)將該符號(hào)連接到 SOAtherm-NMOS 符號(hào)的 Tc 引腳。

SOAtherm-HeatSink 符號(hào)

您可以通過右鍵單擊散熱器符號(hào)來指定散熱器是銅還是鋁，然后雙擊“SpiceModel”字段以生成下拉菜單。

SOAtherm-散熱器符號(hào)組件屬性

在大多數(shù)模擬中，您只需要提供以下信息：

請(qǐng)注意，Rtheta是散熱器數(shù)據(jù)表中的熱阻，包括氣流的影響。例如，在Aavid ML26AAG數(shù)據(jù)表中，提供了以下圖。

愛美德ML26AAG熱阻圖

在每分鐘200英尺的空氣速度下，熱阻為10°C / W。

有了這些信息，SOAtherm-HeatSink模型能夠提供散熱器瞬態(tài)熱行為的一階估計(jì)。它并不意味著取代更復(fù)雜的有限元軟件。

高級(jí)主題

以上信息足以開始運(yùn)行SOAtherm-PCB和SOAtherm-HeatSink仿真，但勤奮的工程師很快就會(huì)質(zhì)疑正在建模的內(nèi)容以及所做的簡(jiǎn)化。

SOAtherm-HeatSink 模型

SOAtherm-HeatSink模型相當(dāng)簡(jiǎn)單。它假裝散熱器形成一條銅條或鋁條，其橫截面與 MOSFET 片 （Area_Contact_mm2） 的接觸面積相匹配。棒材的長(zhǎng)度由指定的金屬體積（Volume_mm3）除以接觸面積確定。熱界面材料（導(dǎo)熱硅脂、硅焊盤等）由Rinterface參數(shù)提供的值的單個(gè)電阻器建模。如果未指定該參數(shù)，則根據(jù) （100°C/W） / Area_Contact_mm2 計(jì)算默認(rèn)值。棒的另一端通過單個(gè)Rtheta值電阻連接到周圍環(huán)境。如上所述，這模擬了對(duì)環(huán)境的功耗。

由于該條在Cauer熱模型中建模為一系列電阻-電容抽頭，因此瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)行為反映在這個(gè)簡(jiǎn)單模型中。

SOAtherm-PCB模型

SOAtherm-PCB模型假設(shè)PCB在PCB的一側(cè)只有一層銅，并且該銅的總面積由Area_PCB_mm2參數(shù)定義。銅被建模為一個(gè)圓，MOSFET在中心。銅圓進(jìn)一步分為十個(gè)同心圓，最小圓的內(nèi)半徑由Area_Contact_mm2參數(shù)確定。SOAtherm-PCB熱模型將每個(gè)圓的熱阻和熱容量集中到一個(gè)R-C對(duì)中，形成Cauer熱模型的十個(gè)抽頭之一。

假設(shè)功率通過對(duì)流和輻射從PCB的頂部和底部耗散。對(duì)流和輻射在上述Cauer模型的十個(gè)抽頭中的每一個(gè)都獨(dú)立建模。這提供了比試圖描述整個(gè)PCB的對(duì)流和輻射的閉式方程更準(zhǔn)確的結(jié)果。

注意自然對(duì)流（無氣流）換熱系數(shù)值為1.1625e-5寬/（°C?毫米2） 在默認(rèn)對(duì)流模型中假定。該值可能會(huì)因結(jié)構(gòu)形狀、PCB 的方向、層流與湍流氣流等而異。如果需要，可以使用 hconv0 參數(shù)覆蓋此值。

氣流是通過根據(jù)以下公式調(diào)整對(duì)流模型的傳熱系數(shù)來建模的：

hconv = hconv0 （1 + 0.013 ? LFM0.8）

下面列出了可用于SOAtherm-PCB模型的完整參數(shù)集。在大多數(shù)情況下，只有本文檔上一節(jié)中列出的參數(shù)子集是必需的。

審核編輯：郭婷