電源之LDO-3. LDO的熱性能

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電源之LDO——1.LDO基礎知識

電源之LDO-2. LDO的壓降

一、基本概念

了解LDO熱性能之前我們先了解以下的幾個概念：

①工作結溫Tj（Operating Junction Temperature Range）工作狀態(tài)時內(nèi)核溫度，一般的IC結溫范圍在（-40~125℃）或（-40~80℃）。

② 環(huán)境熱阻系數(shù)（θJA）指內(nèi)核到外部環(huán)境（空氣）的熱阻系數(shù)。

③ 封裝熱阻系數(shù)（θJC）指內(nèi)核到封裝表面的熱阻系數(shù)。

Tj==Ta+( θJA × P) =Tc+(θJC × P),其中Ta為環(huán)境溫度，Tc為封裝表面溫度，P為IC耗散功率，即結溫等于環(huán)境溫度+環(huán)境中熱阻系數(shù)*功率，或者結溫等于封裝表面溫度+封裝熱阻系數(shù)熱阻系數(shù)*功率。

二、LDO的熱性能與什么有關？

由基本概念我們可以得出：LDO的熱性能與封裝、功率、運行環(huán)境溫度有關。下面我們舉例分析。

我們以薩科微公司的AMS1117-3.3為例，其數(shù)據(jù)手冊提供的封裝熱阻系數(shù)如下：

圖1 SOT-89封裝

可以看出不同的封裝熱阻系數(shù)不同，由Tj==Ta+( θJA × P )得出，相同功率下，熱阻系數(shù)越小，內(nèi)核溫度越低，也就越安全。同理可以得出，功率越小、環(huán)境溫度越低內(nèi)核越安全。

例如，TO-252封裝的AMS1117-3.3輸入電壓5V，輸出功率1A，則P=（5-3.3）*1=1.7W，溫升=θJA × P=125*1.7=212.5℃，即使在常溫下內(nèi)核溫度等于212.5+25=237.5℃，遠高于其內(nèi)核最高溫度125℃，意味著LDO會損壞。反過來計算，在5V輸入電壓、常溫環(huán)境下，長時間輸出電流不能大于（125-25）/125/（5-3.3）=0.47A，即電流不能超過0.47A。

考慮到PCB空間，實際可能使用體積比TO-252更小的SOT223或SOT89封裝，此時的長時間工作電流要更小，需要權衡使用。

三、如何提高LDO的熱性能？

① 選擇合適的封裝，在PCB空間允許的情況下盡量選取大封裝LDO。

② 降低輸入與輸出壓差，在滿足LDO最低工作壓降（電源之LDO-2. LDO的壓降）的情況下，可以在電源Vin與LDO輸入引腳之間串聯(lián)一個功率合適的電阻消耗部分電壓。