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电源管理电路设计时必需考虑的散热问题
[发布时间]:2011年12月5日 [来源]:电子设计技术 [点击率]:10677
【导读】: 高温或内部功耗产生的过多热量可能改变电子元件的特性并导致其关机、在指定工作范围外工作,甚或出现故障。电源管理器件(及其相关电路)经常会遇到这些问题,因为输入与负载之间的任何功耗都会导致器件发热,所...

 

               图 4. 电感器饱和与温度。

图4左上图显示了在饱和点以下工作的电感器,具有正常的三角电流波形,可由(V/L×Δt)算出。在峰值电流保持相同且温度升至50℃(右上图)时,电感电流斜率开始增至1.76A标记附近,指示显示电感器的饱和点随着温度上升而向下移动。当温度升到70℃, 然后升到85℃时,随着电感器达到饱和整个电流波形最终出现。

估算电感温度(热阻抗)

各种因素都会促使电感器的温度上升。这些因素包括环境温度、电感器的热阻抗和电感器的内部功耗。利用电感器的直流电阻随温度变化这一特性,我们可以比较准确地估算电感器的工作温度。这类似于使用ESD二极管或PFET导通电阻,在此将电感线圈用作内部温度计。

返回到我们的电感器电阻与温度对比的等式中去,通过两个温度下电感器电阻的比率可以用下面的等式算出ΔT:

            公式

图5中所示的测试示例在LM3554的电路中使用了VLS4010ST-2R2,直流电流阶跃为1.65A。室温时的电阻开始时为65mΩ。超过30秒之后,电感器达到稳态,电阻变为73mΩ,相应的稳态工作温度大约为 56℃。

    

                图 5. 电感器热响应。

使用热阻(RT)的定义,可以获得:

        公式

这里要注意的一件事情是电感器的功耗是其线圈电阻的函数,后者会随着温度发生变化。因此,需要考虑计算电感器在给定RT的TF。将RT的等式插入电感电阻与温度等式并求解TF可以得出:

    公式

其中k为。

         公式

图5显示等效的电感温度上升与时间大约具有一阶指数关系。这再次得出等式:

       公式

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