Diskussion om begreberne varmeafledning af spåner og varmeudvikling

    Denne artikel diskuterer hovedsageligt begreberne chip varmeafledning/opvarmning, termisk modstand, temperaturstigning og termisk design.

Spånopvarmning og tab

Chippens effekttab refererer på den ene side til forskellen mellem den effektive indgangseffekt og udgangseffekt, som kaldes dissiperet effekt. Denne del af tabet vil blive omdannet til varmeafgivelse. Varmeproduktion er ikke en god ting, og det vil reducere pålideligheden af ​​komponenter og udstyr. Det vil alvorligt beskadige chippen.

Dissipationseffekt, der vil være denne parameter i SPEC for nogle chips, som refererer til den maksimalt tilladte effekttab, effekttab og varme svarer til, jo større den tilladte effekttab er, den tilsvarende overgangstemperatur vil også være større.

På den anden side refererer chipstrømforbrug til mængden af ​​energi, der forbruges af elektrisk udstyr pr. tidsenhed, og enheden er W, såsom et klimaanlæg på 2000W og så videre.

Termisk modstand og temperaturstigning

Vi kender alle et ordsprog: Sne køler ikke, og sne bliver kold. Dette er en fysisk proces. Snefald er en proces med desublimering og eksoterm, og smeltende sne er en proces med at smelte og absorbere varme. Chippens temperaturstigning er i forhold til den omgivende temperatur (25 grader), så begrebet termisk modstand skal nævnes.

Termisk modstand refererer til forholdet mellem temperaturforskellen i begge ender af objektet og varmekildens effekt, når varme overføres på objektet, og enheden er grad /W eller K/W. Som vist i figuren nedenfor, når en chip er loddet på et printkort, er der tre hovedvarmeafledningsveje for chippen, svarende til tre termiske modstande.

1. Den termiske modstand fra indersiden af ​​chippen til skal og stifter - chippen er fast og kan ikke ændres.

2. Den termiske modstand fra chipbenene til printkortet - bestemt af god lodning og printkort.

3. Den termiske modstand fra chiphuset til luften - bestemt af kølepladen og chippens perifere rum. Halvlederchips termiske modstandsparametre

Ta er den omgivende temperatur, Tc er tilfældets overfladetemperatur, og Tj er overgangstemperaturen. Θja: Termisk modstand mellem overgangstemperatur (Tj) og omgivelsestemperatur (Ta). Θjc: Termisk modstand mellem overgangstemperatur (Tj) og husets overfladetemperatur (Tc). Θca: Termisk modstand mellem husets overfladetemperatur (Tc) og omgivelsestemperaturen (Ta).

Beregningsformlen for termisk modstand er: Θja=(Tj-Ta)/Pd → Tj=Ta plus Θja*Pd hvor Θja*Pd er temperaturstigningen, som også kan kaldes brændværdien .

1. Under betingelse af konstant termisk modstand, jo mindre strømforbruget Pd er, jo lavere vil temperaturen være.

2. Ved et vist strømforbrug, jo mindre termisk modstand, jo bedre, og jo mindre termisk modstand, jo bedre varmeafledning.

Fejl ved beregning af krydstemperatur

Mange mennesker bruger denne formel til at beregne overgangstemperaturen: Tj=Ta plus Θja*Pd, som er angivet i TI's dokumentation, men den er ikke nøjagtig.

Den generelle betydning er, at Θja er en multivariabel funktion, som ikke kan afspejle den reelle situation for den chip, der er loddet på printet, og har en stærk korrelation med printets design og størrelsen af ​​chippen/puden. Når disse faktorer ændrer sig, vil værdien af ​​Θja også ændre sig. Der er stor forskel mellem chipproducenter, der tester Θja, og vores faktiske brug, så det bruges til at beregne overgangstemperaturen, og fejlen vil være stor.

Den termiske modstand Θja har en stærk korrelation med disse parametre

Samtidig bruger man formlen Tj=Tc plus Θjc*Pd til at måle temperaturen Tc på chipskallen med et infrarødt kamera, og så er det ikke særlig præcist at beregne Tj. Θja og Θjc givet af producenten kan være mere for os til at evaluere chippens termiske ydeevne og sammenligne den med andre chips.

I parametrene for nogle chips vil der være ΨJT og ΨJB. Disse to parametre er ikke reel termisk modstand. Metoden, der bruges af chipproducenter til at teste ΨJT og ΨJB, er meget tæt på applikationsmiljøet for den faktiske enhed, så den kan bruges til at estimere overgangstemperaturen. Det er også vedtaget af industrien, og det kan ses, at disse to parametre er mindre end Θja og Θjc, så under det samme strømforbrug er overgangstemperaturen beregnet af Θja højere end den faktiske temperatur.

ΨJT refererer til Junction to Top of Package, parameteren fra junction til pakkeskal, beregningsformlen er Tj=Tc plus ΨJT*Pd, Tc er chipskaltemperaturen. ΨJB, henviser til Junction to Board, junction til PCB board parametre, beregningsformlen er: Tj=Tb plus ΨJB*Pd, Tb er printkortets temperatur.

ΨJT og ΨJB kan bruges til at beregne overgangstemperaturen

Termisk design

Det termiske design er det samme som EMC-problemet, det er bedst at løse det på et tidligt stadium, ellers vil den senere udbedring være meget besværlig. I den tidlige fase af designet overvejes strukturen, PCB-stabling, layout, dekoration osv., og varmeafledningsmaterialerne overvejes i det senere stadium.